МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный

технический университет»

Ю.М. Данилов

ОСНОВЫ ХУДОЖЕСТВЕННОГО

КОНСТРУИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Утверждено учебно-методическим советом университета

в качестве учебного пособия

Воронеж 2017

2

УДК 621.38(075.8)

ББК 32.85Я7

Д 18

Данилов Ю.М. Основы художественного конструирования

технологического оборудования: учеб. пособие [Электронный ре-

сурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (1,0 Мб) / Ю.М. Дани-

лов. – Воронеж: ФГБОУ ВО "Воронежский государственный техни-

ческий университет", 2017. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) : цв. –

Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP;

SVGA с разрешением 1024x768; Adobe Acrobat; CD-ROM дис-

ковод; мышь. – Загл. с экрана. В учебном пособии рассматриваются особенности художест-

венного конструирования машин электронной техники, организация

художественно-конструкторских работ и эргономическая отработка

конструкций оборудования.

Издание соответствует требованиям Федерального государ-

ственного образовательного стандарта высшего образования по на-

правлению 11.03.04 "Электроника и наноэлектроника" (профиль

"Электронное машиностроение"), дисциплине «Основы художест-

венного конструирования технологического оборудования».

Библиогр.: 12 назв. Рецензенты: ОАО "Электросигнал"

(технический директор А.Д. Веревкин);

д-р техн. наук, проф. А.В. Строганов

© Данилов Ю.М., 2017

© ФГБОУ ВО

«Воронежский государственный

технический университет», 2017

3

ВВЕДЕНИЕ

Художественное конструирование, творческая проектная

деятельность, направленная на совершенствование окружающей че-

ловека предметной среды, создаваемой средствами промышленного

производства достигают путём приведения в единую систему функ-

циональных и композиционных связей предметных комплексов и

отдельных изделий, их эстетических и эксплуатационных характери-

стик. Художественное конструирование (часто отождествляемое с

дизайном) — неотъемлемая составная часть современного процесса

создания промышленной продукции, предназначенной для непосред-

ственного использования человеком; оно ведётся в творческом кон-

такте с инженерами-конструкторами, технологами и другими спе-

циалистами и призвано способствовать наиболее полному учёту тре-

бований потребителя и повышению эффективности производства.

Художественное конструирование содействует созданию гармонич-

ного предметного мира, отвечающего все возрастающим материаль-

ным и духовным потребностям человека. Художественное конструи-

рование осуществляет художник-конструктор (дизайнер), исполь-

зующий в своей работе результаты научных исследований в различ-

ных областях науки и техники, знающий современное промышлен-

ное производство, его технологию и экономику. Художественное

конструирование опирается на теорию, разрабатываемую техниче-

ской эстетикой, а также на данные экономики, социологии, психоло-

гии, эргономики, семиотики, системотехники и других наук. Метод

художественного конструирования складывается из художественно-

конструкторского анализа и художественно-конструкторского синте-

за.

Специфическим для метода художественного конструирова-

ния является рассмотрение проектируемого изделия как элемента

целого комплекса изделий, окружающих человека в конкретной

предметной среде, которая должна максимально удовлетворять ути-

литарные и эстетические потребности и способствовать повышению

эффективности его деятельности.

В современных условиях перехода к рыночной экономике

среди множества проблем, связанных как с выживанием, так и по-

следующим нормальным развитием предприятий, главной и решаю-

щей является проблема качества и художественного оформления

4

продукции. В ближайшие годы в лучшем положении окажутся те

предприятия, которые смогут обеспечить не только наивысшую про-

изводительность труда, но и высокое качество, дизайн, новизну и

конкурентоспособность.

В последние годы вопросам дизайна изделий, выпускаемых в

России, уделяется все большее внимание. В учебных планах вузов

для специальности 210107 «Электронное машиностроение» введена

дисциплина «Дизайн и художественное конструирование». Однако

учебной литературы по этой дисциплине для технических специаль-

ностей недостаточно. Книга «Художественное конструирование тех-

нологического оборудования в электронной промышленности» авто-

ра В.К. Федорова, предназначенная для инженеров-конструкторов и

художников-конструкторов, работающих в области специального

технологического оборудования, была издана в 1975 году издатель-

ством «Энергия», т.е. до введения в учебный процесс этой дисцип-

лины и малым тиражом, что не позволило обеспечить этой книгой

студентов в достаточном количестве. В связи с вышеизложенным,

учебное пособие «Основы художественного конструирования техно-

логического оборудования», рассматривающее один из важнейших

вопросов создания высокохудожественных изделий, будет полезно

для студентов технических специальностей.

5

1. ЗНАЧЕНИЕ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ХУДОЖЕСТВЕННОГО

КОНСТРУИРОВАНИЯ

Художественное конструирование – это метод создания

удобных в эксплуатации, красивых и экономичных в производстве

промышленных изделий. Художественное конструирование решает

вопросы эстетические, эргономические и экономические. Художник

конструктор – специалист, имеющий художественное образование,

обладающий вкусом и определенными техническими данными. Из-

делия создаются группой, в которой есть художественный конструк-

тор. Задачи художественного конструирования следующие:

1. Рациональность общей компоновки изделия.

2. Удобство управления, контроля и обслуживания.

3. Обеспечение безопасности работы.

4. Простота технологии производства.

5. Повышение экономичности изготовления.

6. Достижение эстетической выразительности формы и цве-

та изделия.

7. Повышение общей культуры и быта, для которых предна-

значено изделие.

Необходимость в художественном конструировании вызва-

на:

1. Потребностью повышения конкурентоспособности на

внешнем рынке наших изделий.

2. Участие страны ежегодно на 30 – 40 ярмарках и выставках.

СССР участвовал в строительстве на 350-400 промышленных

предприятий слаборазвитых стран ежегодно, поставляя комплексное

оборудование.

2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ХУДОЖЕСТВЕННОГО

КОНСТРУИРОВАНИЯ

Возникновение художественного конструирования относится

к началу 20 века, но предпосылки для его становления развивались

задолго до этого в процессе перехода от ручного к машинному про-

изводству, который повлек за собой «...полный технический перево-

6

рот, ниспровергающий веками нажитое ручное искусство мастера...»

(Ленин В. И., Полное собрание соч., 5 изд., т. 3, с. 455). Непосредст-

венным результатом этого переворота было противоречие между

прогрессивностью, заложенной в новом изделии инженерной идеи, и

его эстетической неполноценностью, приведшей к потере многими

утилитарными предметами присущего им в прошлом художествен-

ного значения. Осознание этого противоречия, в середине 19 века,

приняло вначале форму романтического призыва к возрождению

средневековых ремесленных традиций (Дж. Рескин, У. Моррис), не-

состоятельность которого вскоре стала очевидной. Вопросам худо-

жественного конструирования в различных странах уделяют боль-

шое внимание в основном в рекламных целях. Основы западно-

европейского художественного конструирования закладывались в

теоретических и практических работах художников, архитекторов и

инженеров П. Беренса, В. Гропиуса, Г. Земпера, Г. Мутезиуса (Гер-

мания), художники-конструкторы Ван де Велде (Бельгия), Ле Кор-

бюзье, Ф. Рёло (Франция), в деятельности Немецкого Веркбунда и

«Баухауза».

В 1930—40-е гг. центр художественного конструирования

перемещается из Европы в США, где оно развивается преимущест-

венно в форме т. н. коммерческого дизайна и используется в качестве

эффективного инструмента конкурентной борьбы. Американские

промышленные фирмы создают отделы художественного конструи-

рования, возникает большое количество проектных и консультатив-

ных дизайнерских фирм. В 1950—1960-е гг. очагами теоретической

мысли в области художественного конструирования становятся не-

которые дизайнерские вузы Европы и США. Особенно велика роль

Ульмской высшей школы художественного конструирования. В ряде

стран (Великобритания, Франция, Италия, ФРГ, Япония и др.) возни-

кают государственные и общественные организации, ставящие своей

задачей содействие развитию художественного конструирования —

национальные советы по дизайну, дизайн-центры и профессиональ-

ные ассоциации дизайнеров. В 1957 они объединились в Междуна-

родный совет организаций по художественному конструированию

(ИКСИД). В США первый институт художественного конструирова-

ния создан в 1933 году в Чикаго. В 1954 году в США 53 ВУЗа, а к

1961 – 65 ВУЗов. Завод Форда имеет 1200 художников-

конструкторов. В 1954 году в Англии создано отделение художест-

венного конструирования, а в 1967 году ведется преподавание в 30

7

ВУЗах. В 1953 году в ФРГ создана школа художественного конст-

руирования. Лучшими были признаны Итальянские и Японские ху-

дожники- конструкторы. В Чехословакии, Польше, ГДР художест-

венному конструированию уделялось больше внимания чем в СССР.

В 1954 году в Венгрии создан совет по эстетике. В 1957 году создан

Международный совет по художественному конструированию (об-

щество «ИКСИД»), по инициативе Англии и Франции, объединив-

ший 38 организаций художественного конструирования из 27 стран

мира. СССР стало членом этого общества с сентября 1965 года. Это

общество охраняет права художников-конструкторов, консультирует

и проводит конференции для подготовки художников-

конструкторов. Это общество руководит всем художественным кон-

струированием в мире и проводит конгрессы. В Италии учреждена

международная премия – «Золотой циркуль». В Англии выдаются

премии за «элегантную конструкцию». Для практики художествен-

ного конструирования капиталистических стран характерно создание

промышленных изделий с высокими потребительскими свойствами.

Здесь имеются также отдельные примеры успешного использования

художественного конструирования для повышения эффективности

деятельности человека в экстремальных условиях (освоение космоса,

Мирового океана и т.п.). Одной из важнейших сфер применения ху-

дожественного конструирования в 1960—70-х гг. стало создание

фирменного стиля для крупных промышленных предприятий и кор-

пораций, который охватывает продукцию, упаковку, рекламу, транс-

порт, одежду персонала, архитектуру зданий, объединяя их общими

художественными признаками. Фирменный стиль нередко отличает-

ся высоким эстетическим уровнем, однако такого рода решения дик-

туются в основном рекламно-коммерческими соображениями. До

1917 года промышленность в России была развита очень слабо. В

СССР предшественниками художественного конструирования яви-

лись деятели искусства (создавшие, например, центры художествен-

ного ремесла в Абрамцево, Талашкино и др.), представители русской

инженерной школы (И. И. Рерберг, В. Г. Шухов) и теоретики техни-

ческого творчества (Я. А. Столяров, П. И. Страхов, П. М. Энгельмей-

ер). После Октябрьской социалистической революции и Граждан-

ской войны все силы страны были направлены на создание тяжелого

машиностроения. Затем последовала Отечественная война 1941 –

1945 г.г. и годы восстановления народного хозяйства. Еще 25 декаб-

ря 1920 года В.И.Ленин подписал указ об образовании курсов ху-

8

дожников-конструкторов. Важной вехой на пути к современному

художественному конструированию стало создание Вхутемаса, с

деятельностью которого были связаны практики и теоретики произ-

водственного искусства. В 1930-х гг. элементы художественно-

конструкторского подхода редко использовались в различных сферах

проектирования. В послевоенные годы художественное конструиро-

вание развивалось преимущественно в отраслях промышленности,

связанных с транспортным машиностроением. Первой специализи-

рованной организацией по художественному конструированию было

созданное в 1946 г. Архитектурно-художественное бюро министер-

ства транспортного машиностроения СССР, которое разрабатывало

художественно-конструкторские проекты пассажирских судов, ваго-

нов, троллейбусов и т.п.

Развитие художественного конструирования в СССР интен-

сифицировалось после выхода в свет постановлений Совета Минист-

ров СССР «Об улучшении качества продукции машиностроения и

товаров культурно-бытового назначения путем внедрения методов

художественного конструирования» (1962) и «Об использовании

достижений технической эстетики в народном хозяйстве» (1968). В

1962 г. были созданы институт технической эстетики (ВНИИТЭ) и

ряд специальных художественно-конструкторских бюро (СХКБ) в

различных отраслях промышленности, в 1960—1970-х гг. — боль-

шое количество художественно-конструкторских подразделений на

промышленных предприятиях, в КБ и НИИ. ВНИИТЭ и его филиалы

ведут научную разработку вопросов методик художественного кон-

струирования, его эргономических основ, осуществляют экспери-

ментальное проектирование важнейших видов промышленных изде-

лий, методическое руководство работой художников-конструкторов

в промышленности. Организованы специальные художественно-

конструкторские бюро (СХКБ) в Москве, Свердловске, Хабаровске,

Киеве, Риге, Баку, Тбилиси, Ереване и открыты факультеты в Мос-

ковском высшем художественно-промышленном училище (МВХПУ)

и Ленинградском высшем художественно-промышленном училище

(ЛВХПУ). В 1965 подготовлено 35 художников- дизайнеров. В 1964

г. создан художественно – промышленный институт в Харькове. Го-

товят художников-конструкторов институты и высшие учебные за-

ведения в Грузии, Латвии, Литве, Эстонии. Всего подготовкой ху-

дожников-конструкторов начали заниматься в семи ВУЗах и Киев-

ском промышленно-художественном техникуме. С 1965 года в тех-

9

нических ВУЗах введен курс основ художественного конструирова-

ния и подготовлены программы художественного конструирования

для техникумов и средних школ. На заводах и предприятиях работа-

ют художники-конструкторы и вводится должность заместителя

главного конструктора по художественному конструированию. На

крупных заводах созданы художественные советы, которые разраба-

тывают новые изделия, занимаясь культурой и эстетикой производ-

ства. Установлены ежегодные премии ВДНХ за выдающиеся конст-

рукторско-художественные проекты. В СССР была введена государ-

ственная регистрация и правовая охрана промышленных образцов.

Государственным комитетом, после проведения экспертизы, выдава-

лись авторские свидетельства или патенты. С 1964 издаётся ежеме-

сячный информационный бюллетень «Техническая эстетика», осве-

щающий вопросы теории, методики и практики художественного

конструирования, выпускаются «Труды» ВНИИТЭ, библиографиче-

ские и обзорные издания, ведётся пропаганда художественного кон-

струирования, организуются выставки достижений советского и за-

рубежного конструирования, осуществляется информационное об-

служивание специалистов. С 1965 г. ВНИИТЭ — член Международ-

ного совета организаций по художественному конструированию

(ИКСИД). В 1975 г. в Москве был проведён международный кон-

гресс по дизайну и художественному конструированию. Одна из ос-

новных тенденций развития художественного конструирования в

СССР — расширение проектно-конструкторских задач, рост их мас-

штабов (наряду с разработкой отдельных изделий комплексное обо-

рудование крупных объектов и предметное оснащение функцио-

нальных служб). В художественном конструировании осуществляет-

ся переход от частных разработок к созданию художественно-

конструкторских программ, способствующих повышению качества

продукции и эффективности производственных объединений и це-

лых отраслей промышленности.

В других социалистических странах художественное конст-

руирование также нашло широкое применение − оно использовалось

в решении важных народно-хозяйственных задач (в особенности тех,

которые связаны с повышением качества промышленной продукции,

культуры производства) и развивалось планомерно при содействии

государства; создавались отраслевые и межотраслевые центры худо-

жественного конструирования, научно-исследовательские организа-

ции, государственные координирующие органы.

10

В СССР, с привлечением представителей из социалистиче-

ских стран, были проведены конференции по художественному кон-

струированию: в 1964 году в Тбилиси, 1965 – в Москве, 1966 – в

Харькове. Выставки по художественному конструированию были

организованны: 1964 году в Тбилиси и на ВДНХ, в 1965 - в Ленин-

граде, в Москве на ВДНХ и в Доме архитектора, в 1966 году – на

ВДНХ. В 1964 году в Москве на ВДНХ была организована англий-

ская выставка по художественному конструированию.

Материалы по художественному конструированию печата-

лись с 1964 года в журналах: «Техническая эстетика», «Декоративное

искусство», «Архитектор», «Художник» и ежемесячном рефератив-

ном обозрении «Художественное конструирование за рубежом».

3. ЭТАПЫ ХУДОЖЕСТВЕННОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ

Инженерно-техническое художественное проектирование

производится в четыре этапа:

1. Разработка технического задания.

2. Разработка технического предложения.

3. Разработка рабочего проекта.

4. Выполнение опытного образца.

Техническое проектирование решает вопросы технических

характеристик изделия и технико-экономических и эргономических

показателей. Художественное конструирование решает взаимоотно-

шение изделия и человека. В результате художественного конструи-

рования должны быть созданы изделия, которые бы наилучшим об-

разом удовлетворяли человека в процессе их использования.

Процесс художественного конструирования

промышленных изделий

Основные этапы проектирования промышленных изделий.

1. На этапе технического задания художник - конструктор

принимает участие в разработке технического задания или анализи-

рует техническое задание. Производит сбор материалов и изучает

прототипы данного изделия. Выявляет недостатки существующих

изделий, причины их неудобства в эксплуатации и неудовлетвори-

тельного внешнего вида. Одновременно с этим производит анализ

лучших отечественных и зарубежных образцов данного вида изделий

11

с целью определения возможности улучшения изделия со всех точек

зрения: экономичности, технологичности, эстетичности качеств.

Производит изучение функций (назначение) проектируемого изде-

лия, спроса и рационального предложения, если изделие модернизи-

руется. Изучает технологические материальные и экономические ус-

ловия реализации проекта и условия эксплуатации. Выполняет опе-

ративную корректировку технического задания согласно результатам

исследования, с целью, чтобы спроектированное по этому заданию

изделие было лучшем в своем классе к моменту его массового вы-

пуска. (Материалы анализа желательно оформить в виде таблицы).

2. На этапе технического предложения разрабатывает худо-

жественно-конструкторское предложение. На этом этапе выполня-

ются следующие работы: предварительное исследование на основе

данных топологии, социологии, экономики и других наук; изучение

конструкции материалов и технологии производства; определение

требований, предъявляемых к разрабатываемому изделию; разработ-

ка вариантов эскизов в графике и объеме; анализ и выбор эскизных

вариантов.

3. На этапе разработки художественно–конструкторских про-

ектов производится: окончательная компоновка; моделирование и

макетирование; разработка сложных поверхностей; выбор конструк-

ционно-отделочных материалов; экономическое обоснование;

оформление проекта.

Результаты работы художественного конструирования. кон-

структорское предложение, художественно–конструкторский проект,

модель и (или) макет. Компоновочные чертежи изделия и перспек-

тивные изображения, заказ на материалы и пояснительная записка.

Компоновка в трех вариантах. Три эскизных варианта в графике и

объеме. Обоснование решений.

4. На этапе рабочего проекта. Рабочее проектирование; уча-

стие в разработке рабочих чертежей изделия; технологической осна-

стки; плазовых чертежей; контроль, обеспечивающий соответствие

рабочих чертежей художественно-конструкторскому проекту; разра-

ботка чертежей и элементов промграфики, пультов, щитов и деталей

внешнего оформления изделия.

Результаты работы: рабочий проект. Чертежи общих видов,

подписанная техническая документация

12

5. На этапе создания опытного образца. Участие в авторском

надзоре за изготовлением, испытанием и доводкой опытного образ-

ца.

4. ОСОБЕННОСТИ ДИЗАЙНА В ЭЛЕКТРОННОМ

МАШИНОСТРОЕНИИ

Внедрение в электронную промышленность методов художе-

ственного конструирования не только открывает новые возможности

повышения эстетических сторон качества, но и способствует конст-

руктивно-технологической оптимизации изделий. Одним из важней-

ших показателей качества изделий становится художественно-

конструкторский уровень, под которым понимается совокупность

технологических, эстетических, эргономических и других досто-

инств, которыми обладает данное изделие.

Следовательно, художник-конструктор должен решать одно-

временно художественные, инженерные, социальные и экономиче-

ские задачи, т.е. должен быть специалистом более разносторонним,

чем обычный инженер или обычный художник.

Методы художественного конструирования отличаются от

традиционных инженерных методов в том, что помимо обеспечения

высокой функциональности изделия, его надежности, технологично-

сти, позволяют обеспечивать удобство пользования изделием, мак-

симальное соответствие его условиям эксплуатации, создание гармо-

нически целостной формы, стилевого единства.

Прежде чем рассматривать особенности и тенденции художе-

ственного конструирования в электронном машиностроении, следует

остановиться на некоторых особенностях развития технологического

оборудования электронной промышленности.

В настоящее время разработка технологического оборудова-

ния проводится по следующим основным направлениям:

1. Разработка отдельных видов и комплектов оборудования

под утвердившиеся в пространстве технологические процессы и при-

боры, а также разработка новых типоразмеров оборудования под

расширяющуюся номенклатуру приборов.

2. Создание базовых конструкций, унификация и стандарти-

зация разработанных ранее видов оборудования с целью повышения

13

технологичности и снижения ее себестоимости, повышения надеж-

ности и удобства эксплуатации.

3. Модернизация оборудования, находящегося в эксплуата-

ции на действующих предприятиях, под новые технологические про-

цессы.

4. Разработка новых видов и комплектов оборудования под

новые технологические процессы и приборов с целью повышения

производительности, улучшения параметров и надежности приборов

и т.п.

Следовательно, особенностью художественного конструиро-

вания в электронном машиностроении является то, что в отличии от

классических областей машиностроения, используется целый ряд

новых сложных физико-химических процессов, которые еще не пол-

ностью изучены и при использовании которых могут возникать са-

мые разнообразные построения компоновочных схем и объемно-

пространственных структур, часто не имеющих аналогов и прототи-

пов по формообразованию.

Поэтому в электронном машиностроении часто возникают

совершенно новые формы. Но и они имеют высокий уровень мо-

рального износа, так как интенсивность освоения новейших техноло-

гических методов и принципов построения оборудования чрезвы-

чайно велика.

При проектировании оборудования электронной промыш-

ленности часто не представляется возможность базироваться на опы-

те традиционных областей машиностроения.

Можно сказать, что в электронном машиностроении преоб-

ладает функционализм и конструктивизм с ограниченными средст-

вами композиции. Это является главной особенностью художествен-

но-конструкторского подхода к проектированию.

Если ранее предметом проектирования являлись модели тех-

нологического оборудования, то в настоящее время проектируются,

как правило, совокупности оборудования – комплекты оборудова-

ния, обеспечивающие замкнутый технологический цикл. В таких

комплектах оборудование связано общностью технологического

процесса, единым размерно-параметрическим, конструктивно-

технологическим и художественно-конструкторским решением. Это

предполагает особые принципы подхода к художественно-

конструкторскому решению — проектирование на базе размерно-

параметрических рядов с использованием широкой унификации и

14

стандартизации решений. Таким образом, еще одной характерной

особенностью художественного конструирования электронного ма-

шиностроения является тесная связь стандартизации и художествен-

ного конструирования, т.к. формы и функции в технологическом

оборудовании тесно связаны. Поэтому решать вопрос стандартиза-

ции формы (и отдельных формообразующих элементов) можно лишь

на основе стандартизации компоновки комплектующих узлов и бло-

ков. Решая вопросы стандартизации, художник-конструктор не толь-

ко преследует цели создать более лаконичную и целостную форму,

но и, что более важно, способствует общей технико-экономической и

технологической оптимизации конструкции.

Характерными особенностями проектирования технологиче-

ского оборудования электронного машиностроения, которые накла-

дывают особый отпечаток на процесс художественного конструиро-

вания, являются следующие:

1. Чрезвычайно высокие требования к точности поддержа-

ния технологических параметров.

2. Широкое внедрение принципиально новых технологиче-

ских процессов.

3. Постоянное ужесточение требований стабильных сверх-

чистых производственных условий (требований электрова-

куумной гигиены).

4. Довольно высокий удельный вес вспомогательных тех-

нологических операций, которые трудно поддаются авто-

матизации и механизации.

5. Тесная связь вопросов формообразования и стандартиза-

ции и т.п.

Художественное конструирование основывается на материа-

лах экспериментального характера, носит эмпирический, качествен-

ный характер.

Пути построения теории художественного конструирования

могут быть следующими: использование методов теории подобия и

моделирования (экспериментально теоретический метод исследова-

ния) и параллельно с ним теоретико-экспериментальный метод.

Главным критерием, определяющим оптимальность художе-

ственно-конструкторского решения, являются психофизиологиче-

ские характеристики человека-оператора, поэтому первым шагом на

пути создания теории художественного конструирования должно

быть построение физической и математической моделей человека-

15

оператора. Только четко направленные исследования в этой области

дадут в руки художников-конструкторов научно обоснованные кри-

терии. Физические модели параметров человека-оператора должны

быть как статические, так и динамические.

Перечень некоторых первоочередных моделей:

антропометрическая модель (в функции от возраста, пола и т.

п.);

привычные (рекомендуемые) рабочие позы и дополняющие

их позы отдыха (эти модели также функции параметров антропомет-

рических моделей с обязательным указанием времени работы и от-

дыха);

силовые модели для максимальных, наиболее экономичных и

минимальных рабочих усилий (все эти модели должны характеризо-

ваться рабочими позами и рабочими движениями с указанием вре-

менных и антропометрических характеристик);

обобщенная модель человека-оператора по переработке ин-

формации (в зависимости от количества информации, вида инфор-

мации, возраста и т. п.) и т. д. Это позволяет отнести человека-

оператора к той или иной группе.

Последнее время все большее внимание специалисты уделя-

ют изучению возможностей машинного проектирования изделия ме-

тодами художественного конструирования, использованию ЭВМ для

поисков оптимального формообразования и исследования системы

«человек-машина».

Машинное проектирование – это творческий процесс взаи-

модействия человека, компьютера и производства, направленный на

создание изделий на базе существующей технологии. Конечной це-

лью машинного проектирования является создание технической до-

кументации на изделие. В ближайшее время невозможно исключить

участие человека в машинном проектировании, так как человек фор-

мулирует задачу для ЭВМ и создает методику ее решения. Кроме

этого, многие творческие задачи проектирования могут иметь про-

межуточные варианты решений, которые приходится контролиро-

вать. Вопрос разумного разделения функций между художником-

конструктором и машиной в системе машинного проектирования

особенно принципиален, так как в поисках оптимального компози-

ционного решения формы изделия значительное место занимает

творческая интуиция художника-конструктора, его вкус, знание тен-

денций, стиля и т.п.

16

Основой машинных методов в художественном конструиро-

вании является логико-математическое моделирование. При этом

правомерны два пути подхода: моделирование процесса проектиро-

вания и моделирование непосредственно объекта проектирования.

Сложность первого пути – построения «модели творческой

деятельности» связано с тем, что в процессе художественного конст-

руирования переплетаются элементы научного, технического и ху-

дожественного творчества, связанные с переработкой человеком об-

ширной информации и выработкой сложных решений, качественный

эффект которых не поддается точной оценке.

Сложность второго пути в разработке моделей изделия и

принципов комбинаторики при поисках вариантов компоновочного и

композиционного решений.

5. КЛАССИФИКАЦИЯ ХУДОЖЕСТВЕННО-

КОНСТРУКТОРСКИХ РЕШЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Для оптимального художественного конструирования необ-

ходимо иметь всестороннюю и подробную классификацию как

предмета конструирования, так и художественно-конструкторских

путей проектирования и решений, возникающих при этом.

В условиях современного проектирования классификация

систем, конструкций (и методов) является основополагающей.

Художественное конструирование, использующее данные

множества областей знаний нуждается в такой классификации, так

как до настоящего времени этот вопрос остается почти неразрабо-

танным. Конкретное компоновочное и композиционное решение

оборудования, стилевое и цветовое решение тесно связаны с вопро-

сами классификации. Связан с ними выбор тех или иных практиче-

ских методов и средств, в художественном конструировании.

Под системой классификации можно понимать систему при-

знаков из L групп, отвечающую целям создания художественно-

конструкторского классификатора.

Классификационная система признаков должна отвечать сле-

дующим основным требованиям.

1. Каждый объект, подлежащий классификации, должен

иметь систему признаков, отвечающую целям классификатора, при

17

этом число признаков не должно быть меньше уровней классифика-

тора.

2. Система признаков, примененная на высшем уровне, не

должна повторяться на последующих уровнях.

3. Признаки, примененные на одном уровне, не должны пере-

секаться и дублироваться для однозначности определения по данно-

му признаку в классификаторе.

Технологическое оборудование и аппаратура электронного

машиностроения имеют необходимое и достаточное число художе-

ственно-конструкторских признаков, чтобы система классификаций

могла быть построена.

Главная задача при построении художественно-

конструкторского классификатора заключается в формировании из

множества N признаков L групп признаков и затем в выборе l групп

признаков из L. Каждая из l групп устанавливает определенный уро-

вень классификатора.

Конечная задача — установить порядок классификации по

установленным l группам признаков, т. е. иерархию групп признаков

по уровням.

Признаки, применяемые в классификаторе, должны удовле-

творять при этом перечисленным выше требованиям.

Так, установлены следующие два основных признака класси-

фикации машин: по характеру перемещений обрабатываемой детали;

по месторасположению в технологическом процессе.

Конструкции радиоэлектронной аппаратуры классифициру-

ются обычно по диапазонам волн, по назначению, по способу компо-

новки и т. п. Могут быть и другие признаки для создания классифи-

кации.

Одной из основных в электронном машиностроении для сфе-

ры инженерного конструирования является классификация техноло-

гического оборудования и аппаратуры по технологическому призна-

ку.

Для создания классификации художественно-

конструкторских решений необходимо базировать ее на существую-

щих инженерных классификациях, так как метод художественного

конструирования является специфическим методом промышленного

проектирования.

Однако инженерные классификации не могут служить непо-

средственной основой для создания художественно-конструкторской

18

классификации, так как многие признаки инженерной классифика-

ции часто никак не связаны с признаками, которые могли бы быть

положены в основу художественно-конструкторской классификации

и тем более не могут выражать художественно-конструкторских ка-

честв оборудования.

Для правильного построения художественно-

конструкторской классификации конструкций, очевидно, необходи-

мо создать промежуточную инженерную классификацию по призна-

кам, которые были бы одновременно существенны для выбора инже-

нерных и художественно-конструкторских решений.

Это могут быть признаки, определяющие компоновочное ре-

шение оборудования, общие принципы конструктивно-

технологического решения конструкции (в том числе формообра-

зующих элементов), условия эксплуатации, характеризующие эрго-

номические требования к человеку-оператору при эксплуатации.

Выявлены следующие основные группы признаков для по-

строения такой классификации: по месту оборудования в технологи-

ческом процессе, по конструктивно-технологическому решению, по

способу компоновки, по эргономическому решению.

Определив основные группы признаков, по которым возмож-

но провести классификацию, важно правильно выбрать в каждой из

указанных групп l группы, т. е. правильно установить уровни клас-

сификации по каждому из признаков. При этом должна соблюдаться

иерархия характеристик на отдельных уровнях классификации. Та-

ким образом, для каждого указанного выше признака можно постро-

ить модель классификации, которая в целом дает представление об

иерархии характеристик на уровнях этой классификации.

Взяв за основу рассмотрения классификации перечисленные

выше признаки, можно получить следующие системы промежуточ-

ных классификаций.

По месту оборудования в технологическом процессе обору-

дование электронного машиностроения можно подразделить на заго-

товительное оборудование (предварительная подготовка полуфабри-

катов, очистка материалов и т. п.); основное технологическое обору-

дование (выполнение основных технологических процессов по изго-

товлению изделий электронной техники); контрольно-измерительное

и испытательное оборудование (контроль параметров, испытание,

маркировка, упаковка готовых изделий).

19

По конструктивно-технологическому решению конструкции

оборудования могут быть классифицированы на автоматы, полуав-

томаты, оборудование с ручными операциями. Каждый из этих клас-

сов подразделяется на однопозиционные и многопозиционные ма-

шины.

Однопозиционные и многопозиционные конструкции могут

быть как дискретного, так и непрерывного действия.

Многопозиционные конструкции, кроме того, могут быть

подразделены на конструкции карусельного и конвейерного типа.

Однопозиционные и многопозиционные машины дискретно-

го и непрерывного действия могут иметь как стационарное, так и пе-

редвижное исполнение, а также работать в автоматическом, полуав-

томатическом и ручном режиме, что также является одним из суще-

ственных признаков конструктивно-технологического и художест-

венно-конструкторского решения.

По способу компоновки оборудование можно классифициро-

вать на конструкции с централизованной компоновкой комплек-

тующих деталей и узлов (конструкции, в которых все составные уз-

лы и блоки заключены в общем корпусе); конструкции с децентрали-

зованной компоновкой комплектующих деталей и узлов, (много-

блочные конструкции: комплекты и комплексы оборудования и ли-

нии оборудования) имеющие выделенные из общего корпуса пульты

управления, приборные приставки (шкафы, стойки и т. п.).

В основу классификации оборудования по эргономическому

признаку может быть положена степень автоматизации оборудова-

ния и работа оператора (сидя, стоя), а также точность операций, вы-

полняемых оператором − как основные прикладные критерии, опре-

деляющие принцип эргономического решения конструкции.

Представленные выше промежуточные классификации мо-

гут служить непосредственной основой создания художественно-

конструкторских классификаций и могут использоваться в художе-

ственно-конструкторских разработках.

Классификация оборудования по технологическому призна-

ку позволяет на первых этапах художественного конструирования

установить ряд общих эргономических требований, к оборудованию,

требований к его отделке и т. п., т. е. позволяет определять слож-

ность и требуемую глубину художественно-конструкторской разра-

ботки. Так, например, к заготовительному оборудованию могут не

предъявляться требования электровакуумной гигиены (соответст-

20

венно и особые композиционные требования, в частности, цветового

решения), которые выступают как одни из главных при проектиро-

вании основного технологического оборудования (например, мон-

тажно-сборочного, вакуумного, фотолитографического, контрольно-

измерительного).

Большое значение для выбора художественно-

конструкторского решения имеет классификация по конструктивно-

технологическому признаку.

Проектирование автоматов и оборудования с ручными опе-

рациями оператора, с точки зрения художественного конструирова-

ния, принципиально различно. Это различие выражается в основном

в эргономическом решении конструкций машины и как следствие

этого в ее размерных построениях, компоновке и общем формообра-

зовании.

Если рассмотреть классификацию по конструктивно-

технологическому признаку далее, то она приводит к конкретным

принципам компоновки функциональных узлов машин, которые яв-

ляются основой композиционного решения в художественном конст-

руировании. Так, многопозиционные и однопозиционные машины

имеют свои характерные для них принципы компоновки, которые

определяют их формообразование.

Из классификации по конструктивно-технологическому при-

знаку можно в целом установить принцип компоновки комплектую-

щих функциональных узлов машины. Из классификации по способу

компоновки определяется общий подход к формообразованию ма-

шины − ее централизованное или децентрализованное решение, а

следовательно, и композиционное решение формы. Устанавливается,

будут ли функциональные узлы и блоки заключены в общий корпус

(каркас), или же отдельные из них будут заключены в приборные

приставки (шкафы, стойки и т. п.), или будут сосредоточены на об-

щем пульте управления.

Такая классификация также непосредственно определяет

принцип выбора художественно-конструкторского решения.

Классификация оборудования по эргономическому признаку

выступает как классификация художественно-конструкторского пла-

на. Рассмотренные промежуточные классификации позволяют опре-

делить принципы классификаций оборудования по художественно-

конструкторскому решению. Художественно-конструкторское реше-

ние может характеризоваться целым рядом частных признаков, на-

21

пример его композицией, стилем, цветовым решением и т. п. Но все

они являются частными производными следующих двух основных

признаков, которые могут быть положены в основу классификации

художественно-конструкторских решений: это принятое теоретиче-

ское направление художественного конструирования; характер объ-

емно-пространственной структуры формы. Эти две группы призна-

ков определяют в целом художественно-конструкторское решение

технологического оборудования и аппаратуры в совокупности с при-

веденными выше классификациями и в первую очередь с эргономи-

ческой. Рассмотрим отдельно классификацию по каждому из призна-

ков.

Известно, что процесс художественного конструирования

протекает методически различно и дает те или иные результаты в

зависимости от того, какое теоретическое направление художествен-

ного конструирования выбрано. Выбор того или иного направления

определяет и общий подход к композиционному решению, и выбор

средств художественного конструирования и стилевое решение, и

многое другое.

Под выбором теоретического направления художественного

конструирования понимается выбор художником-конструктором оп-

ределенной творческой позиции, творческой концепции (как с точки

зрения целей и содержания процесса проектирования, так и с точки

зрения предполагаемых результатов проектирования).

Говоря о теоретических направлениях художественного кон-

струирования, неизбежно рассмотрение художественного конструи-

рования как основной составной части сложной дизайнерской дея-

тельности. Если учитывать современные особенности дизайна, как

совокупности художественно-проектной деятельности, направленной

на преобразование искусственной среды создаваемой человеком и

приводящей к повышению потребительской ценности продуктов, то

нас интересует лишь одна сторона этой деятельности, а именно ху-

дожественное конструирование оборудования электронной промыш-

ленности. Целесообразно выделить следующие два основных теоре-

тических направления художественного конструирования: «истин-

ный» дизайн и «стайлинг».

Истинный дизайн — это такое направление художественного

конструирования, когда изделие проектируют путем рационального

воплощения функции и конструкции в композиционно законченную

22

и отвечающую им форму (добиваясь гармоничного единства формы

и функции).

Истинный дизайн может развиваться по трем направлениям:

«теоретический» («академический») дизайн, инженерно-

художественное конструирование («инженерный дизайн»), «вуль-

гарный», или консервативный дизайн.

Теоретический (академический) дизайн предполагает проек-

тирование всякий раз новых форм машин, станков, приборов и т. п.

при изменении их технических функций, т. е. требует находить для

каждого изделия, имеющего новую техническую сущность, абсо-

лютно новых художественно-конструкторских воплощений.

В технике, как и в природе, мы имеем дело с двумя взаимо-

связанными формами развития, составляющими диалектическое

единство: эволюционной формой, характеризуемой постепенными

количественными изменениями; революционной формой, характери-

зуемой перерывом постепенного развития, быстрым качественным

скачком от низшего к высшему. Примерами эволюционного развития

конструкций в технике могут служить, после первичного скачка, ра-

диолампы различного назначения. Примерами качественного скачка

в тех же областях техники является переход от радиоламп к полу-

проводниковым приборам. Многолетняя практика художественного

конструирования в нашей стране и за рубежом показывает, что эво-

люционное развитие технической функции сопровождается эволю-

ционным развитием формы (или, более просто, художественно-

конструкторской модернизацией формы). Создание же принципи-

ально новых решений в художественном конструировании происхо-

дит, как правило, при революционном изменении технической функ-

ции.

Новая техническая функция возникает слишком редко, по-

этому на практике художники-конструкторы чаще имеют дело с по-

стоянной технической модернизацией функций и конструкций ма-

шин, уже имеющих какие-то прототипы и уже сложившиеся тенден-

ции формообразования. В этих случаях ни с художественно-

конструкторской, ни с экономической точки зрения нет необходимо-

сти искать абсолютно новые формы изделий, а целесообразнее про-

ектировать современные модификации формы. Если же техническая

модернизация функций на какой-то момент становится весьма суще-

ственной и приводит к качественному изменению функций, может

23

возникать вопрос о поисках принципиально нового формообразова-

ния.

Следовательно, в художественном конструировании это на-

правление практически отсутствует, хотя оно теоретически и верно,

так как предполагает создание изделий, отличающихся единством

формы и содержания.

Широко распространенным направлением в сфере художест-

венного конструирования технологического оборудования является

«инженерный дизайн» (или инженерно-художественное конструиро-

вание), дающий на практике замечательные результаты. Он заключа-

ется в нахождении новых форм для основных технических функций

(или групп функций) и построении их с применением новейших кон-

структорских и технологических принципов.

В инженерном дизайне можно рассмотреть два основных,

наиболее характерных подхода к формообразованию технологиче-

ского оборудования и аппаратуры: конструктивизм и функциона-

лизм, хотя часто такое деление можно провести лишь условно.

Конструктивизмом, как направлением художественного кон-

струирования можно считать такой путь конструирования, когда

конструкция данной машины однозначно определяет ее формообра-

зование и практически служит ее технической формой. Ярким при-

мером конструктивизма в дизайне может служить решение машин

для заварки колб радиоламп, машин для калибровки колб радиоламп,

полуавтоматов откачки ламп. «Конструктивизм» — весьма распро-

страненное направление художественного конструирования, так как

при формообразовании многих машин нецелесообразно применять

кожухи, крышки и т. п. (по условиям их эксплуатации или ввиду

особых технологических процессов). Кинематические узлы таких

машин остаются при формообразовании открытыми, и к ним предъ-

являются лишь повышенные требования к качеству изготовления

или отделки. Эстетическое решение таких машин определяется в ос-

новном компоновочным решением функциональных узлов и блоков,

в котором принимает участие художник-конструктор. В то же время

эргономические параметры для таких решений могут быть весьма

существенны.

При функционализме принципы формообразования машин в

значительной мере подчинены ее функции, вытекают из нее, а иногда

однозначно ей определяются. Основой формообразования при функ-

24

ционализме также служит рациональная компоновка комплектую-

щих деталей и узлов.

Художник-конструктор должен обязательно участвовать в

создании компоновки и уже в ней пытаться заложить будущее гар-

моническое решение формы. Функционализм как направление также

широко распространен.

На практике имеется взаимное сочетание функционализма и

конструктивизма. Они тесно переплетены, и разделить их на рас-

смотренные выше отдельные принципы практически невозможно.

Консервативный дизайн предполагает модернизацию формы

изделия, принципиально сохраняя конструктивные и технологиче-

ские принципы его изготовления неизменными, старыми. Это на-

правление работы художника-конструктора порождено консерватиз-

мом производства и в свою очередь способствует упрочению этого

консерватизма.

Вторым большим направлением художественного конструи-

рования является стайлинг. Распространено мнение, что стайлинг в

отличие от «собственно» дизайна является реакционным направле-

нием дизайна. Однако такое утверждение слишком категорично и

неверно определяет стайлинг как направление дизайна. Стайлинг

весьма сложное направление дизайна, позволяющее за счет форми-

рования единых, стабильных проектных концепций, реализованных

во внешне воспринимаемых чертах формы, сохранять индивидуаль-

ность, стиль данных изделий. Очевидно, что поиски и развитие этих

проектных концепций предполагают и глубокий функциональный

анализ изделий данного вида, и внедрение новых конструктивно-

технологических решений и т. п.

Художник-конструктор, рассматривая новые (с точки зрения

стиля) представления об изделии, чаще всего затрагивает и вопросы

компоновки и эксплуатационные показатели. Таким образом, он про-

водит не чисто внешнюю, а всестороннюю разработку изделия, все-

гда имея в виду достижение современного уровня стилевого реше-

ния, т. е. это направление совсем не означает поверхностный подход

к поискам современного стиля и моды. Стайлинг при правильном,

профессиональном подходе может служить эффективнейшим сред-

ством повышения комплексного качества изделий и, конечно, не

имеет ничего общего с оформительством, украшением готовых изде-

лий с целью придать им современный товарный вид.

25

Стайлинг как направление имеет относительно ограниченное

применение в художественном конструировании оборудования и

весьма широко применяется в художественном конструировании

приборов бытовой электроники, товаров культурно-бытового назна-

чения и т. п. Стайлинг можно условно подразделить на два основных

направления: конъюнктурный стайлинг (коммерческий дизайн); тео-

ретический стайлинг. Конъюнктурный стайлинг отличается тем, что

он имеет своим продуктом потребительскую ценность продукта в ее

форме дополнительной товарной ценности непосредственно. Это ха-

рактерное направление западного дизайна. В условиях капиталисти-

ческого мира перед художником-конструктором стоит нелегкая про-

блема поиска компромисса между своими эстетическими представ-

лениями художника и эстетическими представлениями массового

потребителя, колебаниями его вкуса, модой.

Художник-конструктор в этом смысле должен приложить

максимум усилий для того, чтобы создать такое изделие, которое

было бы легко выделено потребителем среди подобных изделий и

убедило его в приобретении. Например, стиль Оливетти — это осо-

бое направление, которое позволяет фирме готовить и воспитывать

потребителя для своей продукции, удовлетворяя реальные культур-

ные запросы или угождая публике.

В зависимости от подхода к стилистике изделий коммерче-

ский дизайн может подразделяться на ряд направлений. Среди них

могут быть выделены такие, например, как аэродинамизм и скульп-

турный дизайн. Название каждого из этих направлений выражает

общий подход к формообразованию изделий, рожденный определен-

ной модой, понятием эстетического в промышленных изделиях. В

одном случае — это придание формам изделий аэродинамических

(космических) очертаний, часто не свойственных изделиям, не отве-

чающих естественному, утилитарному смыслу изделий, в другом —

придание формам изделий нарочито сложных, скульптурных компо-

зиционных построений.

Теоретический стайлинг наиболее правильно отражает смысл

стайлинга, как направления дизайна и наиболее широко распростра-

нен в практике художественного конструирования технологического

оборудования. Теоретический стайлинг (стилистику) можно условно

подразделить на стилистику по видам или классам изделий, стили-

стику по фирмам-изготовителям, комплексную стилистику.

26

Стилистика по видам (или классам) оборудования заключает-

ся в придании эстетическому решению всего оборудования данного

вида такого характера или таких общих стилевых черт, что данный

вид (группа оборудования, объединенная общностью назначения или

общностью выполняемых функций) резко выделяется (отличается)

по ряду композиционных признаков среди оборудования других ви-

дов. Этот вид стилистики наиболее глубокий и общий и заключается

практически в функциональном, техническом отличии оборудования

различных видов друг от друга.

Обычно это выражается в самой форме оборудования — в ее

компоновочном решении. Этот вид стилистики в его полном пони-

мании может рассматриваться как художественно-конструкторская

проработка, вытекающая из объемно-пространственного решения

формы, и может быть отнесен к направлениям «собственно» дизайна.

В этом случае такие (обычно применяемые) средства стили-

стики, как характерное цветовое, графическое и тому подобные ре-

шения отступают на второй план.

Другое направление стилистики — стилистика оборудования

по фирмам-изготовителям.

Стилистика оборудования по фирмам-изготовителям являет-

ся практическим выражением творческих направлений, сложивших-

ся в фирмах (на предприятиях) в результате длительной практики

проектирования. Этот вид стилистики получает воплощение в раз-

личных направлениях: в характерном для данного предприятия кон-

структивном исполнении формообразующих конструкций оборудо-

вания; в характерной, принятой на данном предприятии, технологии

их изготовления; в определенном цветовом решении оборудования

данного предприятия; в характерном исполнении устройств отобра-

жения информации и органов управления; в характерном выполне-

нии товарных знаков, надписей, шильдов и символов на лицевых па-

нелях оборудования и т. п. При этом, например, широко применяется

стилизация путем цветового решения (двухцветная отделка лицевых

панелей, решение лицевых панелей и корпуса оборудования посред-

ством нюансного или контрастного сочетания, выделение цветом

органов управления и т. п.).

Возникающий при этом «фирменный» стиль представляет

собой совокупность типовых визуально воспринимаемых признаков,

вызывающих у потребителя устойчивые представления о художест-

27

венно-конструкторском решении оборудования, выпускаемого (раз-

рабатываемого) данным предприятием.

Наиболее широко применяется комплексная стилистика. Этот

творческий путь наиболее многообразен по своим возможностям, так

как предполагает комплексное применение перечисленных выше

способов стилистики.

На практике проявляются в равной мере все рассмотренные

направления в зависимости от условий, в которых работает худож-

ник-конструктор, особенностей проектируемого оборудования, пла-

новых сроков проектирования, требуемой глубины разработки и т. п.

Рассмотренные теоретические направления художественного

конструирования сложно взаимодействуют и переплетаются друг с

другом, и выделить их в самостоятельные можно лишь чисто мето-

дически.

Характер объемно-пространственной структуры формы, в це-

лом определяет композиционное решение оборудования, конкретные

приемы и средства композиции, применяемые для гармонизации

формы. Объемно-пространственная структура — основная категория

композиции, определяющая типичный характер взаимосвязи про-

странства и объема при формообразовании промышленных изделий.

Этот типичный характер определяется в основном общим на-

значением промышленного изделия.

Обычно, специальное технологическое оборудование имеет

сложные объемно-пространственные структуры, сочетающие в себе

закономерности симметрии и асимметрии, статики и динамики.

Структур, обладающих чистой симметрией и тем более внешней ди-

намикой, почти не встречается. Для более рационального поиска ху-

дожественно-конструкторского решения (особенно в условиях по-

вышенных требований к типизации и унификации формообразую-

щих конструкций) целесообразно иметь классификатор (один или

несколько) возможных типовых решений формообразующих конст-

рукций оборудования. Такие классификаторы, называемые номенк-

латорами, содержат всю возможную номенклатуру формообразую-

щих конструкций оборудования или аппаратуры, составляются без

строгого учета классификационных признаков конструкций и, как

правило, не имеют иерархической структуры. Номенклаторы состав-

ляются для однородных по исполнению, конструкций: монтажно-

сварочного оборудования, термического оборудования, РЭА и т. п.

Ввиду того, что в номенклатор включаются типовые исполнения

28

формообразующих конструкций, номеклатор, включающий всю воз-

можную номенклатуру и построенный на основе единого размерного

ряда, становится эффективным средством поиска рационального ре-

шения формы и основой построения типажа данного оборудования.

Создаются предпосылки к стандартизации типовых элемен-

тов формы, к разработке типовых технологических процессов их из-

готовления, а следовательно, к повышению качества изготовления.

Приведенные инженерные и художественно-конструкторские

классификации имеют большое значение для рационального формо-

образования оборудования и аппаратуры и помогают (при их пра-

вильном и достаточно подробном построении) проводить проектиро-

вание однородных видов изделий путем творческого поиска в систе-

мах классификации — от выбора общего теоретического направле-

ния художественного конструирования до конкретного компоновоч-

ного решения формы и типовых формообразующих конструкций.

6. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ

ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Одной из главных задач при конструировании оборудования

является четкое определение его назначения и формирование ком-

плекса требований к конструированию.

Ошибки, возникающие при определении первоначального на-

значения машины, ее места в технологическом процессе, требований

и критериев, которым должны отвечать оптимальные решения кон-

струкции, приводят к серьезным недостаткам в процессе проектиро-

вания. В этом смысле при художественном конструировании также

чрезвычайно важно найти место требований технической эстетики в

системе общих технических требований и место конкретной разра-

ботки в общей классификационной системе конструкций оборудова-

ния. Сложность решения этой задачи заключается в противоречиво-

сти взглядов на комплекс требований технической эстетики.

Широко распространено мнение, что требования технической

эстетики относятся только к внешнему виду изделия независимо от

того, идет ли речь о проектировании будущего изделия или же о его

оценке. Внешний вид оборудования—отделка, эстетическая вырази-

тельность формы и т. п.— безусловно играют большую роль в обес-

печении его комплексного качества, но это далеко не главные пока-

29

затели оптимальности решения с точки зрения технической эстетики

и этим, конечно, не исчерпываются возможности и задачи художест-

венного конструирования в проектировании. Основой требований

технической эстетики является, прежде всего, сумма потребитель-

ских параметров изделий, которая разрабатывается как результат

всестороннего анализа системы сложнейших связей комплексов «че-

ловек—вещь»— «вещь — среда».

Говоря об оптимальности конструкций оборудования, с точки

зрения технической эстетики, нельзя рассматривать их только с чис-

то инженерных позиций. Необходимо рассматривать с иных точек

зрения, чем в инженерном конструировании, отсюда возникает ком-

плекс специфических требований, определяющих художественно-

конструкторские особенности оборудования — его пропорциональ-

ность, метроритмическое, цветовое решение, эргономические пара-

метры и т. п. Требования технической эстетики нельзя рассматривать

в отрыве от общих технических требований, частью которых они яв-

ляются. Таким образом, наиболее правильно при современном ком-

плексном подходе к проектированию, понимать под общими техни-

ческими требованиями к конструированию оборудования комплекс

функциональных, технических, технологических, эргономических и

эстетических требований. Все эти требования выступают как различ-

ные стороны (признаки) комплексного качества оборудования.

В машиностроении общие технические требования условно

разделяют на общие эксплуатационные требования, общие конструк-

тивные требования, требования технической эстетики и специальные

требования. Отсюда вытекают частные требования к конструкциям

технологического оборудования, которые можно также разбить на

четыре группы:

1) эксплуатационные требования;

2) компоновочные требования;

3) требования технической эстетики;

4) конструктивно-технологические требования.

6.1. Эксплуатационные требования

Одним из важнейших эксплуатационных требований к обо-

рудованию в современных условиях является требование обеспече-

ния комплексной надежности. В понятие комплексной надежности в

случае конструирования оборудования можно включить в основном

30

понятие долговечности конструкции и степень обеспечения опти-

мальности ее психофизиологического взаимодействия с оператором,

т. е. более широко — эргономичности конструкции оборудования.

Поэтому и при выборе конструкционных, декоративных, отделочных

материалов для корпусов и каркасов оборудования и при определе-

нии типа их конструкции и технологии изготовления руководству-

ются жесткими условиями эксплуатации оборудования. Можно ска-

зать, что взаимосвязь требований технической эстетики и эксплуата-

ционных требований наиболее жесткая и глубокая, так как методы

художественного конструирования, в значительной степени обеспе-

чивающие высокие потребительские качества изделия, прежде всего

способствуют улучшению эксплуатационных показателей оборудо-

вания.

Эксплуатационные показатели оборудования проявляются,

как известно, в климатических, механических и психофизиологиче-

ских (или эргономических) характеристиках. Климатические и меха-

нические характеристики определяют в основном прочность и жест-

кость конструкции— надежность работы комплектующих узлов и

блоков, размещенных в каркасе (корпусе) оборудования, при воздей-

ствии на него внешних усилий, обеспечение устойчивости оборудо-

вания при воздействии на него вибрации и ударов; устойчивость

конструкции от воздействия различных климатических факторов;

длительность срока службы в условиях эксплуатации.

Эргономические характеристики (влияющие на эксплуатаци-

онные показатели) определяют оперативность обслуживания — ми-

нимальные затраты времени на подготовку оборудования к работе,

быстрое выполнение рабочих манипуляций и т. п.; удобство обслу-

живания—легкий доступ к комплектующим узлам и блокам в усло-

виях эксплуатации, возможность быстрого осмотра, рациональная

компоновка и конструктивное исполнение устройств управления

(ручки, кнопки, переключатели и т. п.) и устройств отображения ин-

формации (шкалы, экраны, табло, мнемосхемы и т. п.); безопасность

обслуживания—наличие устройств заземления, блокировки, наличие

аварийной сигнализации и т. п.

Кроме вышеперечисленных общих эксплуатационных требо-

ваний при конструировании технологического оборудования возни-

кает и ряд специальных требований, таких, например, как требования

безопасности эксплуатации различных газов, специальных жидко-

стей и т. п.

31

6.2. Компоновочные требования

Компоновочные требования являются едва ли не самыми ос-

новными в процессе формообразования, так как их выполнение по-

зволяет создать стройную структуру конструкции — основу рацио-

нальной, гармоничной формы.

Эти требования также комплексны по своему содержанию.

Часть компоновочных требований может быть реализована в процес-

се инженерного конструирования. К этим требованиям можно отне-

сти:

максимальное сокращение кинематических связей между уз-

лами оборудования;

снижение (или полное исключение) взаимных наводок между

блоками и электрическими цепями междублочного монтажа, между

вводами и выводами и т. п.;

обеспечение рационального размещения и надежного закреп-

ления комплектующих узлов и блоков;

обеспечение эффективной принудительной или естественной

вентиляции и т. п.

Другие же компоновочные требования не могут быть обеспе-

чены в процессе чисто инженерного конструирования — они полу-

чают наиболее полное, глубокое и всестороннее выражение лишь в

процессе художественного конструирования. Их целесообразно от-

нести к художественно-конструкторским компоновочным требова-

ниям.

Такими требованиями являются рациональные габариты и

вес, максимальный коэффициент заполнения, пропорциональное ре-

шение оборудования, удобный доступ к комплектующим узлам и

блокам и т. п.

6.3. Требования технической эстетики

Требования технической эстетики в целом направлены на вы-

явление и обеспечение художественно-конструкторских качеств обо-

рудования, которые предопределяют оптимальность конструкции с

точки зрения конструктивной, технологической, эстетической и эр-

гономической.

Требования технической эстетики представляют собой ком-

плекс социально-экономических, функционально-конструктивных,

32

эргономических и эстетических требований, выполнение которых

должно обеспечить создание общественно целесообразного, техни-

чески совершенного, экономичного, удобного в эксплуатации и эсте-

тически выразительного оборудования. Как видно, сам комплексный

характер процесса художественного конструирования предполагает и

комплексность требований технической эстетики, которые частично

отнесены к компоновочным, частично к конструктивно-

технологическим и другим общим техническим требованиям, с кото-

рыми они составляют единое целое. Тем не менее, можно выделить в

отдельную группу и требования технической эстетики к оборудова-

нию, которые определяют научные и практические критерии опти-

мальности его художественно-конструкторского решения. К обще-

теоретическим требованиям технической эстетики можно отнести

социально-экономические требования, функционально-

конструктивные требования, эргономические требования, эстетиче-

ские требования.

Социально-экономические требования устанавливают опти-

мальную народнохозяйственную потребность в данном оборудова-

нии, его оптимальную номенклатуру по видам и т. п. и в целом на-

правлены на создание таких социально-экономических условий тру-

да, которые развивали бы эстетическое отношение к процессу и ре-

зультатам труда, способствовали росту производительности труда

при одновременном развитии личности.

Художник-конструктор не может сам выбирать себе предмет

художественного конструирования и не может заключить, что дан-

ное оборудование не нужно, данный технологический процесс мож-

но упразднить. Процесс влияния художественного конструирования

на формирование социально-экономического развития в сфере ма-

шиностроения чрезвычайно сложен и выражается в том, что под

влиянием художественного конструирования происходит постоянная

модернизация изделий машиностроения, отмирание в номенклатуре

тех видов оборудования, которые уже не удовлетворяют эстетиче-

ским запросам, не способствуют формированию определенного эсте-

тического отношения к процессу труда, а следовательно, не способ-

ствуют повышению его производительности. Именно так следует

понимать социально-экономические требования в комплексе требо-

ваний технической эстетики и оценивать степень влияния художни-

ка-конструктора на потребность в оборудовании, его номенклатуру

по видам и т. п.

33

6.4. Функционально-конструктивные требования

Функционально-конструктивные требования представляют

собой комплекс конструктивно-технологических и функциональных

требований к конкретному решению конструкции оборудования

(включая ее формообразование), а именно: органическая связь фор-

мы оборудования с его конструкцией, соответствие формы оборудо-

вания его функциональному назначению, технологичность формы

оборудования и т.п.

6.5. Эргономические требования

Эргономические требования устанавливают функциональные

возможности человека-оператора в процессе труда с целью учета

этих возможностей при проектировании оборудования. Эти требова-

ния в целом сводятся к проектированию оборудования с учетом пси-

хофизиологических возможностей, биомеханических особенностей и

антропометрических данных человека-оператора. Эргономические

требования классифицируются на гигиенические, антропометриче-

ские, физиологические, психофизиологические, психологические. В

нем показано, что гигиенические требования — эргономические тре-

бования, устанавливающие гигиенические условия жизнедеятельно-

сти и работоспособности человека при взаимодействии его с издели-

ем. Эти условия рассматриваются как некоторые обязательные ис-

ходные условия среды в системе «человек—изделие—среда». Если

учитывать, что среда образуется естественными и искусственными

условиями, то гигиенические требования следует предъявлять, как к

естественным условиям среды (освещенность, влажность и т. п.), так

и к искусственным условиям среды (искусственная освещенность,

гигиеническое состояние поверхности конструкций и т. п.). Антро-

пометрические требования — эргономические требования, устанав-

ливающие соответствие оборудования антропометрическим пара-

метрам человека. Антропометрические параметры человека опреде-

ляют размерное построение и форму тела человека-оператора и от-

дельных его частей.

34

6.6. Физиологические требования

Физиологические требования — эргономические требования,

устанавливающие соответствие оборудования физиологическим

свойствам человека (например, биомеханическим, силовым, скоро-

стным).

6.7. Психофизиологические требования

Психофизиологические требования — эргономические тре-

бования, устанавливающие соответствие оборудования особенностям

функционирования органов чувств (рецепторов) человека-оператора.

6.8. Психологические требования

Психологические требования — эргономические требования,

устанавливающие соответствие оборудования психологическим осо-

бенностям человека (особенности восприятия, памяти и т. п.).

Необходимо учесть, что при практическом проектировании

не всегда целесообразно расчленять эргономические требования на

рассмотренные выше группы.

К некоторым видам оборудования и аппаратуры (в зависимо-

сти от сложности конструкции, условий эксплуатации и т. п.) эрго-

номические требования могут предъявляться не в полном объеме, а

устанавливаться как частные.

6.9. Эстетические требования

Эстетические требования — требования, направленные на

обеспечение композиционной целостности формы оборудования, ее

гармоничности и соответствия общего формообразования оборудо-

вания требованиям современного стиля.

Перечисленные общетеоретические требования технической

эстетики позволяют сформулировать ряд частных требований, кото-

рые можно назвать прикладными требованиями технической эстети-

ки. Форма оборудования оптимальна с точки зрения технической эс-

тетики, если обеспечена: функциональность формы оборудования

(соответствие формы оборудования его технической функции); эрго-

номичность формы оборудования (удобство формы в эксплуатации

для человека-оператора); высокий уровень композиционного реше-

35

ния формы; стилевое единство решения формы оборудования; тех-

нологичность художественно-конструкторского решения; высокое

качество обработки и отделки формообразующих поверхностей.

Изложенные общетеоретические требования технической эс-

тетики комплексны как внутри себя, так и для всего процесса проек-

тирования (непосредственно связаны с компоновочными, конструк-

тивно-технологическими и другими техническими требованиями).

Таким образом, важно понять, что требования технической эстетики

не существуют самостоятельно и не могут рассматриваться изолиро-

ванно от общих технических требований — они как бы синтезируют

в себе наиболее прогрессивные взгляды на данное проектируемое

оборудование, являются их логическим выражением. Требования

технической эстетики связаны с конструктивно-технологическими

требованиями.

6.10. Конструктивно-технологические требования

Назначение этих требований — обеспечить в процессе про-

ектирования создание совершенного конструктивно-

технологического решения. Среди множества этих требований необ-

ходимо выделить взаимозаменяемость отдельных узлов и элементов

конструкции; максимальную унификацию и стандартизацию обору-

дования (в том числе и его формообразующих элементов); функцио-

нально-блочное (модульное) построение конструкции; технологич-

ность деталей и узлов конструкции (в том числе формообразующих

элементов); рациональный выбор конструкционных и отделочных

материалов и т. п.

Конструктивно-технологические требования могут рассмат-

риваться весьма подробно и иметь те или иные характерные особен-

ности для каждого конкретного вида оборудования.

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА

ХУДОЖЕСТВЕННОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ

В основе требований технической эстетики к оборудованию и

аппаратуре лежат следующие положения: оборудование и аппарату-

ру необходимо разрабатывать на основе типологии и классификации;

форма оборудования и аппаратуры должна соответствовать функ-

36

циональному назначению и эргономическим требованиям; при про-

ектировании следует добиваться органической связи формы с конст-

рукцией, учитывать технологию производства и свойства применяе-

мых материалов; конструкция должна обладать эстетически вырази-

тельной формой, отвечающей современным требованиям стиля и

композиционной целостности, и т. д.

Следовательно, речь все время идет о форме.

Ранее, в процессе проектирования, форма конструкций воз-

никала стихийно. Сознательной целенаправленной работы над фор-

мой конструкторы не проводили. В результате упускались те или

иные качества изделия, выражаемые через форму, а это в основном

такие потребительские качества, как удобство эксплуатации и об-

служивания, красота изделия и т. д.

Художественное конструирование как метод ставит своей це-

лью последовательную разработку формы конструкций оборудова-

ния и аппаратуры.

Художник-конструктор стремится сделать форму изделия та-

кой, чтобы она наилучшим образом выражала различные стороны

качества изделия. При этом можно явно ощутить две теоретические

базы, на которых основываются методы художественного конструи-

рования: эргономика и связанные с ней дисциплины (если рассмат-

ривать форму будущего изделия как звено, с которым непосредст-

венно взаимодействует оператор в системе «человек-машина»); тео-

рия композиции — теория построения эстетически гармоничных

объемно-пространственных структур и общая теория эстетики (если

рассматривать форму будущего изделия как эстетическую катего-

рию). Конечно, такое рассмотрение формы весьма условно, так как

оптимальная форма должна обладать комплексом качеств и одно-

временно служить оператору и как объект функциональный в систе-

ме «человек—машина» и как объект эстетический.

Методика художественного конструирования всесторонне

раскрывает рациональное построение процесса художественного

конструирования оборудования и аппаратуры. Сюда можно отнести

общую структуру процесса проектирования, последовательность и

распределение по времени стадий и этапов, содержание работы ху-

дожника-конструктора на этих стадиях и этапах. Все эти вопросы

при своем рассмотрении требуют анализа теоретической сущности

процесса художественного конструирования и методов художест-

37

венно-конструкторского мышления, что также является важнейшей

стороной методики.

Каждая новая конструкция рождается в борьбе противоречи-

вых требований к конструкции и целесообразных и нецелесообраз-

ных решений, на основе отрицания старых конструктивных решений

и путем выбора наиболее рациональных конструктивных форм, для

воплощения данной идеи (наилучшего сочетания содержания и фор-

мы), в поиске оптимального варианта из числа разработанных и в

стремлении к наименьшей себестоимости при наиболее высоком

техническом совершенстве и надежности.

Методика должна раскрывать общее, теоретически правиль-

ное построение процесса проектирования, а не конкретные методы,

используемые в проектировании.

Нельзя рассматривать методику художественного конструи-

рования в отрыве от общей методики проектирования промышлен-

ных изделий, так как художественное конструирование существует в

системе промышленного проектирования, организационно и методи-

чески проводится совместно с инженерными методами проектирова-

ния.

Рассмотрим поэтому стадии и этапы промышленного проек-

тирования и постараемся определить стадии и этапы художественно-

го конструирования, указав их место и взаимосвязь в общей системе

проектирования.

В ЕСКД установлены следующие стадии проектирования

промышленных изделий: 1) техническое задание, 2) техническое

предложение, 3) эскизный проект, 4) технический проект, 5) разра-

ботка рабочей документации.

Процесс художественного конструирования тесно связан с

процессом инженерного конструирования. Но эта взаимосвязь не оз-

начает проведение художественного конструирования на всех ука-

занных выше стадиях проектирования.

На каком этапе проектирования будет привлечен художник-

конструктор, зависит от предела его творческих возможностей, а

значит, и полноты художественно-конструкторского решения изде-

лия.

Круг вопросов, решаемых художником-конструктором в

процессе проектирования, огромен. К ним относятся вопросы компо-

новки и композиционной отработки изделия, в процессе которых

глубоко затрагивается техническая сущность решения (например,

38

построение кинематических и электрических схем), вопросы эргоно-

мики и оптимального конструктивно-технологического решения

формы изделия и многие другие.

Конкретная доля участия художника-конструктора в процес-

се проектирования, и следовательно, наличие соответствующих эта-

пов художественного конструирования на стадиях инженерного про-

ектирования зависит от двух факторов: особенностей проектируемо-

го оборудования и применяемых методов проектирования.

Особенности проектируемого оборудования определяются в

целом требуемой глубиной их художественно-конструкторской про-

работки. Проектируется ли совершенно новое, или не имеющее ана-

логов оборудование, проводится ли разработка оборудования на ос-

нове широких аналогий, разрабатывается ли очередная модификация

машины — все это определяет характер процесса художественного

конструирования, а следовательно, его организацию и содержание.

Организация и содержание процесса зависят и оттого, конструирует-

ся ли единичная модель или базовая модель типоразмерного ряда

или комплект оборудования. Вопрос о том, конструируется ли се-

рийная модель или опытная (лабораторная) модель и т. д., также су-

ществен для построения процесса художественного конструирова-

ния.

Особенности применяемых методов художественного конст-

руирования также сказываются на построении процесса проектиро-

вания. Художественное конструирование сливается с инженерным

конструированием, но это гибкий, динамический процесс, зависящий

от перечисленных выше факторов.

Практика художественного конструирования в электронном

машиностроении показывает, например, что выдача технического

задания на разработку художественно-конструкторского проекта

возможна лишь в начале стадии эскизного проектирования и даль-

нейшее художественное конструирование проводится на последую-

щих трех стадиях (эскизного, технического проектирования и стадии

разработки рабочей документации). Выдача технического задания на

художественно-конструкторский проект на стадии технического

предложения или общей стадии технического задания не имеет

смысла. Это характерно для машиностроения и приборостроения во-

обще.

Работа, проводимая на стадии технического задания, указан-

ная в ЕСКД, в области машиностроения, в сущности, не имеет ниче-

39

го общего с подготовкой технического задания на художественно-

конструкторский проект. Bо время работы над техническим заданием

многие чисто технические вопросы проектирования еще не установ-

лены, поэтому не могут быть сформулированы какие-либо исходные

данные, для проведения художественно-конструкторской разработ-

ки. Это видно из самого содержания технического задания на опыт-

но-конструкторскую работу. Если нет предмета проектирования, то

не может быть художественно-конструкторской проработки. Этот

предмет проектирования начинает вырисовываться на стадии разра-

ботки технического предложения, где основным конструкторским

документом, как известно, является теоретический чертеж, пояс-

няющий общие принципы работы данной машины, основные теоре-

тические функции и идеи, предполагаемые к реализации в конструк-

ции.

Вопрос о конструктивном воплощении машины на стадии

технического предложения также стоит еще очень неопределенно.

Все это говорит о том, что художественно-конструкторское

предложение не может быть на стадии технического предложения по

ЕСКД. При любом художественно-конструкторском подходе в осно-

ве процесса формообразования должна лежать четкая техническая

идея, правильный выбор конструктивной схемы оборудования.

Совершенство может быть достигнуто только в результате

правильного выбора принципа действия. Сначала выбирается прин-

цип действия и создается конструктивная схема проектируемого

объекта.

В процессе формообразования могут наметиться отступле-

ния от принятой конструктивной схемы, ее уточнение, но это уже

естественный рабочий процесс художественного конструирования,

основывающийся на правильных технических позициях, найденных

на этих этапах. Лишь к началу работы на стадии разработки эскизно-

го проекта разработчик (совместно с инженером-конструктором)

имеет основные данные для того, чтобы выдать техническое задание

в художественно-конструкторское подразделение на разработку ху-

дожественно-конструкторского проекта. С момента выдачи техниче-

ского задания на художественно-конструкторский проект и начина-

ется собственно процесс художественного конструирования, сли-

вающийся с последующими стадиями промышленного проектирова-

ния. Специфика художественного конструирования предполагает

проведение своих особых стадий и этапов в рамках общих стадий

40

промышленного проектирования. Учитывая комплексность художе-

ственного конструирования, использующего совокупность инженер-

но-технических, эстетических и эргономических методов, а также

комплексность требований к объекту проектирования при художест-

венном конструировании, следует отметить как основную особен-

ность методики художественного конструирования системный под-

ход к проектированию.

Системный подход к проектированию предполагает исполь-

зование системного анализа как метода обоснования и принятия ре-

шений в процессе проектирования.

Исходной точкой системного анализа является рассмотрение

процесса проектирования и объекта проектирования как систем,

включающих определенное число элементов (подсистем). Суть же

самого метода заключается в том, чтобы четко сформулировать ко-

нечные цели проектирования (предъявив комплекс всесторонних

требований к изделию), функции как системы в целом, так и отдель-

ных ее элементов, а затем определить пути нахождения оптимально-

го решения.

Системный подход характерен для любой сферы проектиро-

вания, однако говорить о нем как об основной особенности методики

художественного конструирования необходимо потому, что в худо-

жественном конструировании, как ни в какой другой области, прояв-

ляются многофакторность задачи создания оптимального изделия и

многообразие средств и методов решения этой задачи. Системный

подход—это методология рассмотрения процесса художественного

конструирования, позволяющая глубже осмыслить его сущность —

структуру, организацию, закономерности развития, оптимальные ме-

тоды решения художественно-конструкторских задач в промышлен-

ности.

Особенно важной стороной системного подхода как методи-

ки художественного конструирования является подчинение частных,

локальных целей отдельных подсистем общего процесса единой ко-

нечной цели, постоянное сопоставление альтернативных вариантов

на каждом этапе проектирования и их всесторонняя оценка перед

принятием каждого промежуточного решения. Методику художест-

венного конструирования рассмотрим как схему определения общих

и частных требований к изделию и постановке задачи — нахождение

оптимального решения задачи — средства решения задачи.

41

Этапы процесса художественного конструирования пред-

ставляют собой, в упрощенном виде, последовательность работы ху-

дожника-конструктора над изделием во времени, хотя эта последова-

тельность не всегда строго соблюдается, и некоторые этапы могут

проводиться параллельно или совместно. Общая последовательность

работы художника-конструктора именуется стратегией. Стратегия —

общая структура методики художественного конструирования. По

творческому содержанию решаемых задач в стратегии выделяются

три крупных этапа: анализ—синтез—оценка решения. По последова-

тельности работы художника-конструктора стратегия разделяется на

три основных этапа: зарождения идеи; проектирования (проводимый

на стадиях эскизного, технического и рабочего проектирования);

этап внедрения проекта (авторский надзор за его исполнением).

Это присуще всем схемам построения процесса проектиро-

вания. Но такое рассмотрение этапов слишком общее и не позволяет

построить строгие этапы практического процесса художественного

конструирования, хотя дает представление.

Укрупненная схема методики проектирования следующая:

выявление функции изделия, исходя из потребности общест-

ва, при условии создания гармонической целостности предметного

мира (в случае проектирования изделий с новой функцией);

выявление и анализ требований, предъявляемых к изделию

человеком и средой в процессе эксплуатации;

разработка принципиальной схемы изделия (имеется в виду

создание технической схемы, являющейся началом зарождения ху-

дожественного образа изделия);

конструктивное воплощение элементов этой схемы, с после-

дующим поиском эскизных вариантов общего художественно-

конструкторского облика изделия (в процессе поиска рассматрива-

ются и отбираются конструктивные и технологические предложения

с эскизами в графике и цвете, объемной компоновкой элементов кон-

струкции и т. д.);

выполнение уточненного проекта с целью окончательной от-

работки различных элементов изделий, технологии его изготовления

и т. п.;

разработка рабочей документации на изделие;

изготовление опытного образца, комплексный анализ и ис-

пытание образца, корректировка документации по результатам ис-

пытания опытного образца.

42

По принятой в отрасли методике проводятся следующие эта-

пы художественного конструирования.

На стадии эскизного проектирования — предварительный

этап, поисковый этап, этап художественно-конструкторской компо-

новки, этап разработки эскизного художественно-конструкторского

проекта.

На стадии технического проектирования — этап корректи-

ровки эскизного художественно-конструкторского проекта, этап от-

работки формы, этап подготовки технического художественно-

конструкторского проекта.

На стадии разработки рабочей документации — разработка

эскизных чертежей формообразующих конструкций, включая ком-

поновочные чертежи лицевых панелей.

На стадии изготовления опытного образца — авторский над-

зор, корректировка художественно-конструкторской документации

по результатам испытания опытного образца.

Краткое содержание работы художника-конструктора на этих

этапах.

Предварительный этап или этап изучения технического зада-

ния на художественно-конструкторский проект включает в себя под-

робный анализ технических требований, изложенных в ТЗ, а также

изучение ближайших и отдаленных аналогов и прототипов зарубеж-

ных и отечественных образцов, каталогов, проспектов, рекламных

описаний, патентной информации и т. п.

Здесь художнику-конструктору необходимо ознакомиться с

общим технологическим процессом комплекта, в который входит

данная установка, а также с технологическим процессом на установ-

ке и принципами ее действия.

Поисковый этап заключается в поиске предварительного ху-

дожественно-конструкторского решения, общего объемно-

пространственного построения формы. Поиски проводятся путем

эскизирования на бумаге (в графике или в цвете, в ортогональных

проекциях и перспективе), объемного макетирования в мягком мате-

риале и прорисовке основных объемов в масштабе 1:1 на плазовых

грифельных досках.

На этом этапе изделие еще не получает конкретного художе-

ственно-конструкторского выражения. Основываясь на принципи-

альных инженерных решениях, сведениях о тенденциях развития

оборудования и других данных, полученных на предварительном

43

этапе, художник-конструктор находит общее объемно-

пространственное решение, обосновывая его интуитивными про-

странственными представлениями о проектируемом изделии. В за-

ключение выбирается вариант в общем виде.

Этап художественно-конструкторской компоновки — важ-

нейший и определяющий этап художественного конструирования,

так как именно на этом этапе, являющемся началом формообразова-

ния, строится скелет будущей формы. Успех в его построении и оп-

ределит дальнейшее формообразование изделия.

На этапе разработки эскизного художественно-

конструкторского проекта подготавливают эскизный проект обору-

дования или аппаратуры на основании выбранного эскизного компо-

новочного варианта.

Эскизные варианты внешнего вида оборудования прорабаты-

ваются на бумаге и в макетах. Затем выбирают лучший вариант. Этап

заканчивается подготовкой эскизной художественно-

конструкторской документации для защиты эскизного проекта.

На стадии технического проектирования этапы художествен-

ного конструирования имеют следующее содержание.

На этапе корректировки эскизного художественно-

конструкторского проекта эскизное художественно-конструкторское

решение, принятое на защите эскизного проекта, доводится до рабо-

чего проекта с учетом уточненных технических и технологических

требований, возникающих на стадии технического проектирования.

Эскизное художественно-конструкторское решение оборудо-

вания приближается к требованиям производства и корректируется с

точки зрения технологии. При этом прорабатывается окончательная

художественно-конструкторская компоновка оборудования и аппа-

ратуры, его эргономическое и цветовое решение.

Этап отработки формы заключается в критическом анализе

художественно-конструкторских элементов формы на соответствие

их требованиям пропорциональности и другим категориям компози-

ции. Конкретную документацию на этом этапе не подготавливают,

однако в результате анализа исключают недостатки формообразова-

ния, возникающие на предыдущих этапах.

Этап подготовки технического художественно-

конструкторского проекта заключается в систематизации художест-

венно-конструкторских решений, найденных на предыдущих этапах,

и подготовке окончательной рабочей и проектной художественно-

44

конструкторской документации в полном объеме. Объем и вид рабо-

чей и проектной документации определяется выбором методики

процесса проектирования и характером проводимых разработок.

На стадии разработки рабочей документации художники-

конструкторы участвуют в разработке конструкторской документа-

ции, давая конкретные предложения по решению формообразующих

элементов, элементов лицевых панелей и визируют конструкторскую

документацию.

На стадии изготовления опытного образца на этапе авторско-

го надзора наблюдают за тем, чтобы оборудование изготавливалось в

соответствии с разработанным художественно-конструкторским про-

ектом. На этом этапе художник-конструктор контролирует и визиру-

ет приказы на ее изменение и контролирует качество обработки и

отделки поверхностей в производстве.

На этапе корректировки художественно-конструкторской до-

кументации по результатам испытания опытного образца проводят

частичное изменение художественно-конструкторского проекта.

Анализ сущности работы художника-конструктора на рас-

смотренных выше стадиях и этапах позволяет наметить тактику ху-

дожника-конструктора в работе над оборудованием. Тактика работы

может быть сформулирована как совокупность распределенных по

этапам проектирования основных методических принципов проекти-

рования с указанием путей и средств художественно-

конструкторского решения.

Можно выделить следующие узловые пункты тактики работы

при художественно-конструкторской разработке: художественно-

конструкторский анализ; формулирование общих и частных требо-

ваний к оборудованию; художественно-конструкторские поиски объ-

емно-пространственной структуры оборудования в целом; художест-

венно-конструкторские поиски композиционного решения структуры

оборудования по частям; художественно-конструкторский и конст-

руктивно-технологический синтез решения; разработка проектной

художественно-конструкторской документации.

Приведенные пункты являются лишь организующими мето-

дическими звеньями в работе и ничего не говорят о том, каковы

должны быть средства и приемы проведения работ.

45

8. ОРГАНИЗАЦИЯ МАКЕТНЫХ РАБОТ В ПРОЦЕССЕ

ХУДОЖЕСТВЕННОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ

Особое значения для развития методов художественного кон-

струирования имеет объемное макетирование.

Применение методов объемного макетирования не просто

путь повышения экономической эффективности проектирования, но

и важнейшее средство творческого решения вопросов создания оп-

тимальных объемно-пространственных структур, эргономических

решений и т. п.

Многие аспекты объемного проектирования еще требуют

своего подробного рассмотрения. На практике проектирования ска-

зывается отсутствие общей классификации методов макетирования,

основных определений и понятий в этой области и т. п. Требуют сво-

его решения и вопросы организации макетных работ.

Практика применения методов макетирования при художест-

венном конструировании радиоэлектронной аппаратуры и оборудо-

вания электронной промышленности позволяет сделать некоторые

обобщения, сформулировать некоторые принципы методов макети-

рования в художественном конструировании.

Макетные методы в художественном конструировании мож-

но условно разделить на две большие группы: проектировочные ме-

тоды и демонстрационные методы.

Проектировочные методы помогают найти оптимальные

компоновочные, эргономические и композиционные решения в про-

цессе художественного конструирования.

Демонстрационные методы позволяют выявить художест-

венно-конструкторские достоинства изделия путем полной имитации

внешнего вида в различных макетах. Прежде чем подробно остано-

виться на содержании и особенностях этих методов, установим неко-

торые определения и понятия в области макетирования.

Макет — объемное, масштабное изображение изделия.

Проектный макет — объемное, масштабное изображение

проектируемого изделия, созданное с целью проверки проектного

решения.

Поисковый макет — вид проектного макета упрощенного ис-

полнения, применяемый для выявления общих компоновочных и

композиционных решений изделия.

46

Посадочный макет — макет в натуральную величину, приме-

няемый для определения оптимальности эргономического решения

изделия путем исследования основных эргономических характери-

стик оператора и воспроизведения его функциональных действий

при посадке за макет.

Рабочий макет — макет, созданный на стадии рабочего про-

ектирования с целью проверки функционирования сложных узлов.

Демонстрационный макет — макет изделия с полным деталь-

ным показом особенностей художественно-конструкторского и кон-

структивно-технологического решения.

Особенности проектировочных методов макетирования в ди-

зайне определяются в целом задачей, которою ставит перед собой

проектант, и характером макетов, которые он использует при этом.

Основным видом макетов, которые наиболее широко применяются

при формировании художественно-конструкторского решения изде-

лия, являются поисковые проектные макеты. Изготовление поиско-

вых макетов преследует следующие цели: проверить в объеме пра-

вильность размерного решения формы; проверить целесообразность

компоновки основных узлов и блоков.

По характеру своего исполнения в зависимости от указанного

выше назначения поисковые макеты могут быть глухими и объемно-

разрезными (или разборными).

Глухие макеты изготавливаются для проверки общего фор-

мообразования оборудования и могут быть в простейшем случае

просто кубиками — основными объемами, из которых складывается

общая объемно-пространственная структура изделия.

Объемно-разрезные макеты изготавливаются для выявления

оптимальности компоновки комплектующих узлов и блоков. Они

изготавливаются с показом внутреннего разреза конструкции или из

разбирающихся на составные части конструктивных элементов.

Поисковые макеты изделий изготавливаются, как правило, в

масштабах 1:10 и 1:6.

Материалами для них могут служить бумага, пластилин, де-

рево, оргстекло и т. п. в зависимости от сложности проектируемого

оборудования и общей организации процесса проектирования.

При разработке оборудования с достаточно сложной объем-

но-пространственной структурой поисковые макеты целесообразно

изготавливать в специальных макетных мастерских по эскизам, под-

готовленным художниками-конструкторами. Несложные поисковые

47

макеты изготавливаются непосредственно художниками-

конструкторами на стадии эскизного проектирования из пластилина

или бумаги.

Объемно-разрезные макеты, как правило, всегда изготавли-

ваются макетчиками.

Ответственным видом проектных макетов являются посадоч-

ные макеты в натуральную величину, которые являются наиболее

эффективным средством проверки общего композиционного и эрго-

номического решения.

В художественном конструировании отработка компоновоч-

ного решения осуществляется в основном с помощью различных по-

исковых макетов, а посадочные макеты обычно служат своеобраз-

ным экспериментальным средством оценки эргономического и ком-

позиционного решения на заключительных этапах стадии эскизного

проектирования. Посадочный макет при этом выполняется для уже

выбранного варианта формы изделия с принципиально решенной

компоновкой.

Посадочные макеты выполняются, как правило, из дерева,

оргстекла с требуемой окраской и отделкой поверхностей. Но они

могут отделываться и одноцветно: оклеиванием бумагой или общей

окраской.

Рабочая зона оператора в поисковом макете должна выпол-

няться, как на реальном изделии, с реальными органами управления,

реальной нагрузкой на них и т. п.

При исследовании посадочного макета могут быть сделаны

серьезные замечания по размерному и компоновочному решению

конструкций, которые учитываются на стадии технического проек-

тирования.

Демонстрационные методы применяются и на стадии техни-

ческого проектирования. Обычно на защиту технического проекта

вместе с комплектом художественно-конструкторской документации

представляется демонстрационный макет изделия. При проектирова-

нии базовых моделей изготовление демонстрационных макетов явля-

ется обязательным.

Демонстрационные макеты выполняются, как правило, в

масштабе 1:5, но в отдельных случаях они могут быть выполнены и в

масштабе 1:1. Материалами для изготовления демонстрационных

макетов служат обычно оргстекло и металл.

48

Демонстрационные макеты полностью воспроизводят худо-

жественно-конструкторское решение изделия с полной имитацией

конструкционных и отделочных материалов. Демонстрационный ма-

кет становится как бы эталоном художественно-конструкторского

решения данной модели.

Макетные работы проводятся, как правило, специальным ма-

кетным подразделением, хотя отдельные виды поисковых проектных

макетов могут выполняться непосредственно художниками-

конструкторами из бумаги, пластилина, гипса и т. п.

Макетная мастерская структурно входит в состав художест-

венно-конструкторского подразделения и подчиняется его начальни-

ку. Планирование художественно-конструкторских и макетных работ

при этом осуществляется взаимосвязано. Технологический процесс

изготовления макетов как проектных, так и демонстрационных имеет

существенные отличия от процесса изготовления обычных промыш-

ленных изделий и не всегда отвечает строгим законам технологии —

изменяется в зависимости от вида макетов, конструкционных мате-

риалов и методов изготовления.

В технологическом процессе можно выявить ряд характер-

ных этапов: выбор материалов для исполнения макета — подготови-

тельный этап; разметка и раскрой материалов —заготовительный

этап; изготовление деталей макета, включая все виды обработки —

этап основного изготовления; склеивание (сборка) и предварительная

обработка формообразующих поверхностей макета — этап предва-

рительной сборки; отделка макета (шкуровка, покраска, полировка и

т. п.) — этап отделки; полный монтаж макета (сборка элементов ин-

формационных панелей, кинематических узлов и т.п.) — этап окон-

чательной сборки.

Все эти этапы полностью прослеживаются при изготовлении

сложных макетов и некоторые из них могут отсутствовать при изго-

товлении простых проектных макетов (например, «глухих» поиско-

вых макетов).

В процессе изготовления макетов макетчик сталкивается со

всевозможными конструктивно-технологическими задачами, кото-

рые решает самостоятельно или совместно с художником-

конструктором. Макетчик часто выступает при этом не только как

исполнитель, но и как соавтор разработки, внося множество ценных

предложений по исполнению отдельных формообразующих элемен-

тов, окраске и отделке, существенно улучшающих качество художе-

49

ственно-конструкторской разработки. Проектирует и изготавливает

он самостоятельно и всевозможную технологическую оснастку, при-

способления, необходимость в которых возникает при изготовлении

макетов.

Характер работы предъявляет особые требования к квалифи-

кации макетчиков. Макетчик — многогранный специалист: он дол-

жен работать на разнообразном металлообрабатывающем оборудо-

вании, знать столярное дело, свойства и особенности применяемых

материалов и т. п.; малярное дело — свойства эмалей и красок, меж-

операционные интервалы выдержки времени, дефекты лакокрасоч-

ных покрытий. Все это также составляет часть его квалификации.

Особенности макетных работ требуют специфического осна-

щения макетного подразделения, которое по сути дела должно быть

самостоятельным (в технологическом отношении) опытным произ-

водством с замкнутым циклом.

Необходимо отметить, что в зависимости от вида проекти-

руемых изделий макетные методы, безусловно, меняются, приобре-

тая большую специфику, но сущность этих методов остается одна −

обеспечить наилучшие условия для поисков оптимальных художест-

венно-конструкторских решений.

9. ХУДОЖЕСТВЕННО-КОНСТРУКТОРСКИЙ АНАЛИЗ

ОБОРУДОВАНИЯ

Анализ как творческий подход к решению поставленных за-

дач сопровождает весь процесс художественного конструирования. В

отличие от анализа, сопутствующего выбору решений в процессе

проектирования, этот анализ, проводимый на предварительном этапе

стадии эскизного проектирования можно считать предварительным

анализом.

Процесс конструирования всегда основывается на предвари-

тельном критическом анализе всех уже известных изделий аналогич-

ного назначения и последующем синтезе, вбирающем в себя все

лучшее из предшествующих конструктивных решений и содержа-

щем некоторые элементы технической новизны. В известных преде-

лах конструктор свободен в выборе конструктивных и художествен-

ных форм. Новое содержание не всегда требует принципиально но-

вой конструктивной формы. Эффект новизны во многих случаях

50

достигается новой компоновкой или новым функциональным ис-

пользованием уже существующих и применяемых в других изделиях

схем, узлов и деталей.

Отсутствие полноценного художественно-конструкторского

анализа как прочного фундамента последующего процесса проекти-

рования может привести к тому, что художник-конструктор с самого

начала может пойти по неверному пути, так и не определив опти-

мального пути решения задачи. Недостатки работы на этапе анализа

отрицательно сказываются на последующем процессе — затягивает-

ся поисковый этап и этап художественно-конструкторской компо-

новки, увеличивается общая трудоемкость проектирования за счет

доработок и возврата к ранее найденным решениям.

Художественно-конструкторский анализ охватывает различ-

ные аспекты: конструктивно-технологический, эргономический, эс-

тетический и экономический. Таким образом, на этом этапе в общем

случае проводятся технико-экономический и социальный анализ

оборудования, функциональный анализ оборудования, структурный

анализ формы оборудования, технологический анализ оборудования,

эргономический анализ оборудования, эстетический анализ оборудо-

вания.

Технико-экономический и социальный анализ по праву ста-

вится на первое место, так как первый вопрос, который необходимо

решить в процессе анализа — целесообразно ли проектирование

данного оборудования с точки зрения технической, экономической,

социальной, технологической и т. п.

Этот анализ действительно имеет первостепенное значение

для сферы проектирования товаров народного потребления, где ху-

дожнику-конструктору может принадлежать решающее мнение о

целесообразности проектирования изделия. В сфере машиностроения

художник-конструктор не определяет структуру оборудования, его

номенклатуру по видам, не определяет целесообразность проектиро-

вания данной машины с точки зрения современного уровня техноло-

гии, как это может быть при разработке товаров народного потреб-

ления. Тем более он не определяет для себя объекта проектирования.

Это происходит, с одной стороны, потому, что технологические про-

цессы в электронной промышленности достаточно сложны и оценка

их технической сущности возможна лишь при высокой специальной

квалификации, которой художник-конструктор обладать, естествен-

но, не может. Кроме этого, формирование структуры технологиче-

51

ского оборудования и его номенклатуры по видам в электронной

промышленности определяется потребностью развития электронной

техники, успехами физико-химических наук в электронной технике и

т. п., а художник-конструктор естественно далек от научных проблем

электронной техники.

Для разработчика и конструктора технико-экономический и

социальный анализ заключается в выявлении следующих трех ос-

новных вопросов: какой технический уровень предполагается в дан-

ной разработке по отношению к отечественным и зарубежным ана-

логам и прототипам; является ли технологический процесс на проек-

тируемом оборудовании оптимальным с точки зрения экономики и

производительности; будет ли являться проектируемая машина мо-

рально устойчивой по сравнению с аналогичными моделями и т. п.

Для художника-конструктора в сфере электронного машиностроения

он заключается в условном выявлении степени влияния технического

уровня машины на психологическое отношение оператора к данной

машине, к своему труду.

Работа на морально устаревшем оборудовании порождает у

оператора чувство неполноценного использования своих способно-

стей, возможностей, умственных и духовных сил, вследствие нали-

чия машин новых конструкций, более производительных, удобных,

экономичных. Оператор видит, что на новых машинах увеличение

производительности труда и качества изделий достигается за счет

более совершенной конструкции машины, более совершенного тех-

нологического процесса, а не за счет повышения мускульной нагруз-

ки и интенсификации его труда.

Социальный анализ проводится художником-конструктором

совместно с инженерно-техническими специалистами методом опро-

са операторов, работающих на аналогах и прототипах с составлением

соответствующих опросных листов. Объективность оценки на основе

опросных листов определяется как количеством необходимой стати-

стической информации, так и правильностью подбора вопросов —

тестов в опросном листе.

Этим ограничивается социально-экономический анализ при

разработке модификаций технологического оборудования, имеюще-

го, как правило, множество аналогов и прототипов. При разработке

типажей оборудования, социально-экономический анализ имеет дру-

гое содержание и предусматривает анализ удельных технико-

экономических характеристик, позволяющих выявить тенденции

52

развития и создать перспективный размерно-параметрический ряд

типажа оборудования данного вида. Такими удельными характери-

стиками могут быть отношения параметров типа: стоимость / рабо-

чий объем, стоимость / мощность, мощность / площадь и т. п.

Функциональный анализ, проводимый художником-

конструктором на предварительном этапе, до настоящего времени не

занял должного места в творческом процессе.

В электронном машиностроении, где функциональные (тех-

нологические) процессы, протекающие в оборудовании, достаточно

сложны, это проявляется весьма ярко. Художнику-конструктору

подчас бывает трудно вникнуть в сложные функциональные взаимо-

связи в оборудовании, и функциональный анализ подчас сводится к

ознакомлению (часто поверхностному) с принципами работы обору-

дования. Но это не должно быть ознакомлением, это должен быть

глубокий анализ, который помог бы вникнуть в техническую сущ-

ность оборудования настолько, чтобы была возможность представ-

лять функциональные компоновочные схемы оборудования при по-

исках рационального формообразования, обосновывать их достоин-

ства и недостатки. Это поможет найти форму, наиболее оптимально

отвечающую технической функции.

Функциональная целесообразность как основное качество

формы относится к числу основных задач, решаемых в процессе

формообразования. Соответствие формы функции может быть обес-

печено лишь в том случае, если художник-конструктор полностью

уяснит себе технологический процесс, протекающий на данном обо-

рудовании, и особенности конструктивного решения оборудования

данного вида. Особое место при анализе должно уделяться опреде-

лению механизмов и узлов, непосредственно обеспечивающих само-

стоятельную техническую функцию оборудования, — они и должны

стать главными в формировании структуры будущей формы. Так,

например, в вакуумном напылительном оборудовании одним из цен-

тров композиции является вакуумная камера, в которой протекает

процесс напыления; в монтажно-сборочном оборудовании центром

композиции является система предметный стол — проектор и т. п.

На основе анализа функциональных принципов действия бу-

дущей машины и выделения ее главных механизмов и узлов, худож-

ник-конструктор может установить главный компоновочный объем

будущей формы и установить их взаимосвязь с кинематической схе-

53

мой и между собой. В дальнейшем они становятся композиционны-

ми центрами оборудования.

Функциональный анализ чрезвычайно сложен при проекти-

ровании оригинального оборудования: когда нет возможности оце-

нить функциональные стороны аналогов и прототипов и можно ба-

зироваться только на структурах и блок-схемах процесса или на тео-

ретических чертежах предполагаемого решения.

Структурный анализ конструктивной формы направлен на

поиск наиболее оптимальной взаимосвязи кинематической и общей

компоновочной схемы оборудования с его конструктивным решени-

ем. Он позволяет выявить наиболее простые и логичные пути конст-

руктивного построения оборудования, которые наилучшим образом

отвечают кинематической схеме, рациональной компоновке, мини-

мальным кинематическим и электрическим связям и т. п.

Он помогает установить структуру конструкции — наличие

несущих, компоновочных, формообразующих элементов конструк-

ций, их принципиальный вид, а также характер их конструктивной

взаимосвязи при формообразовании. Изучение аналогов и прототи-

пов с точки зрения конструктивной структуры формы позволяет дос-

таточно точно установить конструктивную структуру, которая прак-

тически берется за основу при разработке художественно-

конструкторской компоновки и последующих решений. Структур-

ный анализ особенно важен, при разработке художественно-

конструкторских типажей оборудования, так как позволяет правиль-

но выбрать конструктивные модули и выявить закономерности их

развития по рядам типоразмеров оборудования.

Технологический анализ оборудования, проводимый на ста-

дии эскизного проектирования, предполагает анализ совместно с

разработчиком типовых технологических процессов на данном обо-

рудовании; формообразующих, декоративных и отделочных мате-

риалов на технологичность; технологической оптимальности тех или

иных конструктивных решений формы, предполагаемых к разработ-

ке; анализ совместно с ведущим технологом разработки типовых

технологических процессов изготовления аналогичного оборудова-

ния.

На стадии технического проектирования предполагается

анализ конструктивной и технологической преемственности формо-

образующих конструкций, их взаимозаменяемости и простоты; ана-

лиз и выбор наиболее целесообразных способов изготовления дета-

54

лей (литье, штамповка, и т. п.); анализ возможностей изготовления

формообразующих конструкций на универсальном оборудовании с

применением имеющейся оснастки (штампов, пресс-форм, режущего

и мерительного инструмента); анализ возможностей организации

централизованного изготовления формообразующих и декоративных

элементов (при проектировании крупносерийного оборудования).

На рабочей стадии предполагается инспекция совместно с

ведущим технологом конструкторской документации на технологич-

ность.

Эргономический анализ играет в электронном машинострое-

нии особую роль. Технологическое оборудование в электронном ма-

шиностроении чрезвычайно разнообразно с точки зрения эргономи-

ческих требований, предъявляемых к нему. Одни виды, например

диффузионные печи, не требуют прямого участия оператора в техно-

логическом процессе, другие виды, например монтажно-сборочное

оборудование, представляют собой сложные системы «человек —

машина», где роль оператора в надежности и качестве работы систе-

мы исключительно высока. При эргономическом анализе технологи-

ческого оборудования данного вида исследуются основные вопросы:

степень автоматизации оборудования; место и роль оборудования и

оператора в технологическом процессе, частота выполнения и тре-

буемая точность рабочих операций, выполняемых оператором, сте-

пень ответственности операций, проводимых на оборудовании; ха-

рактер рабочего режима оператора в течение рабочей смены. При

этом учитываются особенности эксплуатации оборудования, такие

как микроклимат производственного помещения, в котором предпо-

лагается эксплуатировать оборудование, особенности планировки

оборудования на производственном участке и т. п.

Основным из вопросов является степень автоматизации обо-

рудования и его место в технологическом процессе. Действительно,

проектируется ли оборудование с ручными операциями, механизиро-

ванное, полуавтоматическое или автоматическое — именно это в

принципе определяет подход к его эргономическому решению. На-

пример, монтажно-сборочные столы тщательно отрабатываются с

точки зрения эргономики, так как оператор в течение смены выпол-

няет ручные и механизированные операции в положении сидя. При

эргономическом анализе, вначале устанавливают место проектируе-

мой машины в общей системе классификации оборудования по эрго-

номическому признаку. Такая классификация позволяет установить

55

антропометрические требования к оборудованию, тип рабочего мес-

та, психофизиологические и конструктивные требования к нему.

В результате этого анализа устанавливаются габариты обо-

рудования с точки зрения антропометрии и биомеханики; границы

рабочего места в целом и границы оперативных рабочих зон. Анализ

места и роли оборудования в технологическом процессе, анализ опе-

раций, проводимых на нем, позволяет затем установить целый ряд

конкретных эргономических связей, необходимых для последующе-

го проектирования: требования к квалификации операторов, возмож-

ность и необходимость изменения рабочих поз оператора, объем и

качество оперативной информации, выносимой на лицевые панели, и

т. п.

Методы эргономического анализа чрезвычайно разнообраз-

ны и выбираются в зависимости от сложности анализируемого объ-

екта и требуемой глубины анализа.

При проектировании модификаций оборудования на основе

аналогов и прототипов, проводят зарисовки рабочего места, в от-

дельных случаях составляют биомеханические карты, на которые

заносят движения оператора за рабочую смену или в единицу време-

ни. Такие карты составляются редко, так как оборудование элек-

тронной промышленности, как правило, не предусматривает слож-

ных биомеханических движений оператора и тем более их насыщен-

ность в единицу времени. При проектировании полуавтоматического

монтажно-сборочного оборудования, при высокой степени точности

и быстроты рабочих операций полезно в анализ включить кинограм-

му работы оператора на аналогах на серийных заводах. Она позволит

выявить зоны наибольшего оперативного насыщения, выяснить, на-

сколько совершаемые операции соответствуют естественным движе-

ниям человека, определить рабочий ритм оператора, характерные

ошибки и т. п. Широко распространенным является метод опроса

операторов, работающих на аналогичном оборудовании, а также ме-

тод построения аналитических циклограмм. Несмотря на ценность и

простоту метода опроса, к нему следует относиться с осторожно-

стью. Фактор привычки оператора, субъективизм в оценках очень

сильны. Они мешают оператору осознать неудобства в работе. По-

этому данные опроса следует сравнивать с объективными данными,

представляемыми социологией, анатомией, антропометрией, биоме-

ханикой, физиологией и т. д. При разработках базовых моделей обо-

56

рудования анализ аналогов должен проводиться объективными ме-

тодами.

Эстетический анализ складывается из анализа объемно-

пространственной структуры; тектоники; гармоничности формы и

цветового решения. Он предполагает анализ достоинств конкретного

объекта (аналога или прототипа) в отличие от других видов анализа

— социально-экономического, функционального, эргономического,

которые могут носить характер общих предварительных исследова-

ний. Выводы об эстетическом уровне аналога или прототипа во мно-

гом подготавливаются всем предыдущим ходом художественно-

конструкторского анализа: функционального, структурного, эргоно-

мического, технологического и т. д. Вместе с тем эстетический ана-

лиз — это весьма специфический анализ, требующий знания основ

теории. Композиции, тенденций формообразования и стиля, чувства

материала, цвета, профессионального художественного вкуса и т. д.

Правильно решенные объемно-пространственная структура и текто-

ника в целом обеспечивают достаточный эстетический уровень обо-

рудования при последующем проектировании. Эстетический анализ

оборудования и аппаратуры целесообразно начинать именно с анали-

за объемно-пространственной структуры и разбора ее тектоники,

придерживаясь при этом известного принципа: от общего к частно-

му.

Результатом схемы такого анализа может быть: вскрытие

особенностей объемно-пространственной структуры, в соответствии

с ее функциональными особенностями, определение ведущего фор-

мообразующего принципа — симметричное или асимметричное, ди-

намичное и статичное решение; установление общей динамики фор-

мы, направленности масс (объемов); изучение композиционной ие-

рархии элементов структуры, взаимосвязи отдельных объемов, опре-

деление акцента, главных и второстепенных элементов; оценка ин-

формативных свойств формы; изучение основных формообразующих

элементов; соответствие формы конструктивно-технологическим

особенностям применяемых материалов. Переходя после такого ана-

лиза объёмно-пространственной структуры оборудования к анализу

частных композиционных характеристик аналога или прототипа, нет

смысла тщательно изучать и давать подробную оценку его метро-

ритмических, масштабных, контрастно-нюансных и других досто-

инств и недостатков.

57

Это более характерно для экспертной оценки готового об-

разца. Здесь же важно установить общие недостатки (или достоинст-

ва) гармонизации формы, если общая структура формы аналога или

прототипа рациональна и заимствуется при новом проектировании.

Если же общая объемно-пространственная структура формы аналога

или прототипа отвергается как неверная, изучение ее композицион-

ных достоинств или недостатков, за исключением учебно-

методических случаев, не имеет смысла. Схему эстетического анали-

за можно принять как основу лишь для экспертной оценки эстетиче-

ского уровня образцов, а не как схему анализа на предварительном

этапе проектирования. Смысл композиционного анализа на предва-

рительном этапе принципиально отличен от композиционного анали-

за уже готового изделия при экспертной оценке.

Изложенное выше характерно при проектировании оборудо-

вания и аппаратуры, имеющих аналоги и прототипы. При проектиро-

вании же принципиально новых видов оборудования, что часто име-

ет место в электронном машиностроении, значение и возможности

эстетического анализа еще более сужаются ввиду практического от-

сутствия предмета анализа.

Методы проведения всех рассмотренных выше аспектов ху-

дожественно-конструкторского анализа могут быть различными: это

составление «поверочных листов» — перечня обширных проблем,

подлежащих решению в данной разработке; ознакомление по раз-

личным источникам (каталогам, проспектам, патентным материалам)

с существующим уровнем решения данного оборудования, выявле-

ние тенденций развития конструкций; подбор и классификация дей-

ствующих аналогов проектируемого оборудования и общих техниче-

ских требований к нему; составление «опросных листов» — система-

тизация статистических данных об эргономических и эстетических

достоинствах предполагаемого решения или данных об эргономиче-

ских и эстетических требованиях к проектируемой установке; со-

ставление циклограмм технологических процессов работы оборудо-

вания и оператора.

Одни методы анализа могут основываться на информацион-

ных источниках, а другие требуют сбора большого количества прак-

тических статистических данных на серийных и опытных заводах

среди операторов, эксплуатирующих данное оборудование, и даже

проведения различных экспериментов — хронометража рабочих

операций для построения циклограмм, съемки кинограмм и т. п.

58

Для некоторых видов оборудования достаточно проведения

анализа одним из методов, другие требуют применения комплекса

методов для получения достоверных данных. Естественно, что выбор

метода анализа определяется и степенью разработки данной пробле-

мы, наличием аналогов и т. п. Все перечисленные методы относятся

к качественным методам анализа.

Особую трудность представляет художественно-

конструкторский анализ при разработке типажей. Здесь важно опре-

делить наряду с обычными данными анализа основные тенденции

развития параметров (компоновочных, конструктивно-

технологических, эргономических и эстетических) для построения

размерно-параметрического ряда. Наилучшие результаты при реше-

нии этих вопросов дает вероятностно-статистический подход и уста-

новление корреляционных связей между параметрами. Исходные

данные анализа следует тщательно проверять, так как в обычных

статистических данных могут быть случайные величины или явле-

ния, ошибки выборки и т. п. В этом смысле, для обеспечения одно-

родности исходной информации и большей достоверности, целесо-

образно оперировать удельными характеристиками — отношениями

параметров, а не самими параметрами. Удельные характеристики с

высокой степенью достоверности позволяют судить о тенденциях

развития оборудования. Такие удельные характеристики, как мас-

са/общий объем; мощность/площадь; мощность/рабочий объем могут

раскрывать тенденции компоновочных решений данного оборудова-

ния; характеристики типа: габаритные размеры/рабочий объем; вы-

сота оборудования/ширина оборудования могут раскрывать пропор-

циональные решения формы и т. п.

После выбора удельных характеристик для анализа строят

графические зависимости удельных характеристик, по которым про-

гнозируют те или иные параметры оборудования для построения ти-

пажа.

10. КОМПОНОВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Общей компоновкой оборудования и аппаратуры является

относительное расположение комплектующих изделий и узлов в

пространстве и на плоскости с учетом комплекса технических, экс-

плуатационных и эргономических требований.

59

Разрабатывая компоновочные схемы, оборудования стремят-

ся найти такое расположение комплектующих узлов и блоков, при

котором достигаются наибольшие удобства доступа к комплектую-

щим узлам и блокам в производстве и эксплуатации, наивысший ко-

эффициент использования объема, меньшие габаритные размеры,

возможность конструктивного решения оборудования в виде стан-

дартных модулей (агрегатов, блоков и т. п.).

Часто художника-конструктора привлекают к разработке

проекта тогда, когда компоновка оборудования в целом уже решена

инженером. Роль художника-конструктора при этом сводится к кон-

струированию внешнего корпуса (каркаса), отысканию чисто внеш-

них эстетических показателей формы и приданию оборудованию со-

временного стилевого решения. В этом случае художник-

конструктор работает на стадии эскизного проекта с внешней обо-

лочкой, у которой габариты и форма уже предопределены завершен-

ной компоновочной схемой и кинематическими связями в оборудо-

вании. Часто она же (а не соображение эргономики) диктует худож-

нику-конструктору и компоновку лицевых панелей оборудования,

так как он вынужден привязываться к уже скомпонованным элемен-

там, выходящим на лицевую панель. Если привлечь художника-

конструктора к активной компоновке комплектующих узлов и бло-

ков оборудования на начальных этапах стадии эскизного проектиро-

вания, недостатки такого подхода могут быть устранены. Необходи-

мо участие художника-конструктора на этапе компоновки оборудо-

вания и аппаратуры. Таким образом, понятие процесса проектирова-

ния как комплексной сферы, в которой должны органически сли-

ваться элементы инженерного и художественного конструирования,

в равной мере можно отнести и к процессу компоновки. В этом

смысле в процессе компоновки можно выделить два специфических

аспекта: инженерный и художественно-конструкторский. Работа в

этих двух аспектах, хотя и направлена в конечном счете к одной об-

щей цели — созданию оптимального изделия, отвечающего совре-

менным техническим и эстетическим требованиям, но в самом про-

цессе проектирования решает различные задачи.

При рассмотрении компоновки в инженерном аспекте глав-

ной задачей является правильно скомпоновать комплектующие узлы

и блоки оборудования в соответствии с требованиями технического

задания для наилучшего выполнения технической функции оборудо-

вания. При этом главным образом учитываются вопросы обеспече-

60

ния кратчайших кинематических и электрических связей, обеспече-

ние минимальных паразитных связей между узлами и блоками и сре-

дой, взаимного влияния их друг на друга, исключения действия по-

лей на комплектующие изделия и т. п. Обеспечиваются также опти-

мальные тепловые режимы, защита комплектующих узлов и блоков

от динамических воздействий.

Перечислим некоторые основные принципы оптимизации

инженерной компоновки оборудования и аппаратуры: наиболее тя-

желые комплектующие механизмы, узлы и блоки помещаются на

нижнюю часть каркасов, рам и других несущих конструкций; центр

тяжести скомпонованных элементов должен совпадать с геометриче-

ским центром тяжести корпуса оборудования; компоновку целесооб-

разно формировать, начиная с габаритных комплектующих узлов и

блоков, а также элементов, выходящих на лицевую панель; начиная

компоновку, целесообразно установить запретные зоны и определить

зону компоновки лицевой панели. Как видно, это в основном чисто

технические вопросы, которые можно решать, рассматривая компо-

новку в инженерном аспекте.

Такие важные вопросы, как взаимосвязь компоновки с фор-

мообразованием оборудования, пропорции оборудования и аппара-

туры, нахождение правильных композиционных и компоновочных

связей в общей структуре формы оборудования и т. п., могут быть

достигнуты лишь при рассмотрении компоновочных задач с художе-

ственно-конструкторской точки зрения. В процессе художественно-

конструкторской компоновки решаются и вопросы композиции ли-

цевых панелей с учетом принципов эргономики, а также в значи-

тельной степени и вопросы удобства доступа к комплектующим эле-

ментам в процессе эксплуатации оборудования.

В художественно-конструкторском аспекте можно считать

компоновку и композиционное решение оборудования единым не-

разрывным процессом, рассматривать который отдельно можно

лишь в методическом плане, так как компоновка формы (с точки

зрения ее рационального соотношения с комплектующими изделия-

ми) одновременно подчиняется общей композиционной идее, поло-

женной в основу формообразования. Компоновочные объемы (с тех-

нической точки зрения) служат в оборудовании одновременно и

композиционными объемами.

В электронном машиностроении основной специфической

особенностью является строгая зависимость размерного и конструк-

61

тивного решения главного компоновочного объема и его расположе-

ния в общей структуре от функциональных особенностей технологи-

ческого процесса. В одних случаях он определяется расчетным пу-

тем, в других случаях его определить вообще невозможно, так как

основу структуры форм составляют функциональные механизмы и

узлы. Это значительно усложняет последующую компоновку и ком-

позиционную отработку формы, так как в компоновочном объеме,

который должен являться логичным центром композиции, трудно

установить эстетические черты центра композиции — его метрорит-

мические особенности, форму, объем и т. п., которые были бы веду-

щими признаками для всей формы в целом. Поэтому приходится

строить форму либо на принципе контраста в решении функцио-

нального главного объема и формы в целом, либо на принципе соз-

дания нескольких (как правило, двух композиционных, лучше ока-

зать, компоновочных) центров — функционального и эстетического.

На этапе компоновки, когда закладываются основы будущей

формы, сотрудничество художника-констриктора и инженера-

разработчика весьма сложно и может по-разному определять как

функциональные и конструктивные, так и эстетические и эргономи-

ческие достоинства оборудования.

Оптимальное объемно-пространственное решение формы

оборудования и аппаратуры, эстетическая гармония формообразова-

ния могут быть достигнуты только в результате комплексного инже-

нерного и художественно-конструкторского подхода к компоновке.

Возникает вопрос о том, как должны взаимодействовать между со-

бой два аспекта компоновки — художественно-конструкторский и

инженерный.

Художник-конструктор должен, на основе художественно-

конструкторского анализа комплектующих узлов и блоков оборудо-

вания, особенностей его работы и т. п. строить свою, художественно-

конструкторскую компоновку, работая над ней совместно с инжене-

ром-конструктором, получая от него сведения о влиянии внутренних

и внешних технических факторов и заранее ориентируя себя на оп-

тимальное эргономическое и эстетическое решение формы. Прежде

должна быть выбрана конструктивная схема и принцип действия

оборудования, что и проводится на стадии технического предложе-

ния. Именно эти два технических компонента обеспечивают при

правильном выборе оптимальность оборудования при дальнейшей

художественно-конструкторской разработке.

62

Иногда художественно-конструкторская компоновка может

основываться на инженерной. В этих случаях художник-

конструктор, принимая инженерную компоновку в целом, проводит

лишь художественно-конструкторскую компоновку комплектующих

изделии, выходящих на лицевые панели оборудования.

Существуют три основных принципа художественно-

конструкторской компоновки технологического оборудования и ап-

паратуры (по аналогии с инженерной компоновкой): централизован-

ная однообъемная; централизованная многообъемная; децентрализо-

ванная.

Централизованная однообъемная компоновка применяется

главным образом при компоновке приборов и оборудования в на-

стольном исполнении, а также для настольных устройств оборудова-

ния и в отдельных случаях для приборных пультов, шкафов и стоек.

Она позволяет получать форму изделия, обладающую однообъемно-

стью и целостностью. Этот способ компоновки возможен лишь для

изделий, выполняющих единую, общую «централизованную» функ-

цию. Однако внутри корпуса компоновка таких изделий может вы-

полняться в виде совокупности отдельных функциональных узлов и

блоков. Поэтому определение «централизованная» и «децентрализо-

ванная» компоновка с точки зрения художественного конструирова-

ния соответствует общему, объемно-пространственному решению

изделия, а не характеру построения самих функциональных узлов

При централизованной многообъемной компоновке обору-

дования и аппаратуры все элементы оборудования хотя и располага-

ются в единой конструктивной (художественно-конструкторской)

системе в каркасах, рамах, шкафах, стойках и т. п., но имеют ярко

выраженные, зрительно обособленные компоновочные объемы. Обо-

рудование с централизованной компоновкой удобно в ремонте и экс-

плуатации, относительно просто может решаться с точки зрения

композиции. Однако оно обладает и рядом недостатков, которые в

основном сводятся к следующему: усложняются несущие конструк-

ции, компоновочная схема требует более тщательной экранировки и

обладает относительно меньшей надежностью при выходе из строя

общих вспомогательных систем: охлаждения, защиты, питания и т. п.

Децентрализованный способ компоновки оборудования ха-

рактеризуется тем, что отдельные элементы устанавливаются в кон-

структивно обособленных объемах, шкафах-контейнерах и стойках и

т. п. Таким образом, вся система состоит из изолированных объемно-

63

пространственных структур, часто значительно удаленных друг от

друга. При этом приборы, имеющие органы управления и индикации

собирают в одну группу или общий пульт управления. Такое компо-

новочное решение позволяет индивидуализировать чисто рабочую

зону оператора, выделив из нее вспомогательные блоки, сделав уста-

новку более технологичной в производстве и удобной в эксплуата-

ции.

Факторы, влияющие на художественно-конструкторскую

компоновку, можно разбить на три большие группы: технические,

эстетические, эргономические.

Технические факторы включают в себя ряд специальных ха-

рактеристик, которые отображают принципиально-функциональные

связи комплектующих элементов и узлов оборудования и аппарату-

ры между собой и с внешней средой, которые так или иначе влияют

на художественно-конструкторскую компоновку, а значит, и на фор-

мообразование оборудования. К ним относятся паразитные связи

между отдельными комплектующими узлами и блоками или между

ними и средой; перегрев и температурный режим в объеме оборудо-

вания; динамические воздействия, особенности условий эксплуата-

ции оборудования, особенности окружающей среды. Играет тут роль

и технико-экономический аспект, так как с точки зрения удешевле-

ния точной механической обработки и упрощения процесса сборки,

наилучшей компоновочной схемой может считаться та, при которой

не требуется выдерживать точные допуски на обработку посадочных

элементов узлов, а также точные допуски на сборку. Все перечис-

ленные технические факторы можно разделить на внутренние и

внешние, влияющие на компоновку тем больше, чем меньше явная

связь между внутренней функцией изделия и его внешним видом.

Часто рассматривая вопросы компоновки, разделяют ее на внутрен-

нюю и внешнюю, понимая под внутренней компоновкой компоновку

комплектующих изделий и узлов, входящих в монтажную часть обо-

рудования, а под внешней —компоновку элементов, выходящих на

поверхность корпуса оборудования (и даже упрощая это — элемен-

тов, выходящих на лицевую панель). Для технологического оборудо-

вания электронного машиностроения противопоставления внутрен-

ней и внешней компоновки не существует. Как инженерный, так и

художественно-конструкторский аспекты компоновки охватывают и

рассматривают как внутренние, так и внешние факторы, влияющие

на компоновку. Таким образом, внутренними и внешними могут

64

быть лишь факторы, влияющие на компоновку, а не сама компонов-

ка.

Эстетические факторы, влияющие на компоновку, не подда-

ются строгому учету, хотя объективно существуют и стихийно в той

или иной мере учитываются художниками-конструкторами. Из прак-

тики видно, что можно выделить как главные три группы эстетиче-

ских факторов, влияющих на художественно-конструкторскую ком-

поновку: тенденции развития стиля оборудования данного вида; за-

кономерности композиционного построения формы оборудования;

особенности субъективного восприятия сущности эстетического

данным художником-конструктором. Приступая к этапу художест-

венно-конструкторской компоновки на стадии эскизного проектиро-

вания, художник-конструктор уже имеет определенный запас знаний

об отечественных и зарубежных прототипах и аналогах, положенных

в основу разработки данного оборудования. Эти знания он приобре-

тает на стадии исследований и поисков. Начиная поиски компоно-

вочных схем оборудования, он как бы имеет перед собой компоно-

вочные схемы и внешние формы аналогов и прототипов, в которых

выражены тенденции развития формы и стиля оборудования данного

вида. Все эти данные определенным образом воздействуют на твор-

ческий процесс и поиск художника-конструктора и подсказывают

ему выбор той или иной компоновочной схемы, а соответственно и

определенное формообразование оборудования — в этом проявляет-

ся своеобразный консерватизм компоновочного решения данного

оборудования. Новые компоновочные решения, а следовательно, и

формы, возникают в электронном машиностроении достаточно час-

то. Это объясняется тем, что отрасль электронного машиностроения

— новая отрасль, характеризующаяся освоением новых технологиче-

ских процессов, новых физико-химических принципов в оборудова-

нии. Для некоторых видов оборудования аналогов подчас не имеется

вообще. Изучение и учет тенденций развития форм и стиля оборудо-

вания электронного машиностроения как новой области машино-

строения имеет в этом смысле большое научное и практическое зна-

чение.

Второй группой эстетических факторов, влияющих на ком-

поновку, являются закономерности композиционного построения

формы. Речь идет о закономерностях, связанных с формированием

объемно-пространственной структуры и тектоники, о пропорцио-

нальных, метроритмических, масштабных, контрастно-нюансных и

65

других закономерностях гармонизации формы. Как было отмечено

выше, для художника-конструктора компоновочное решение логич-

но переходит в композиционное. Работая над компоновкой, худож-

ник-конструктор не может не учитывать объективных законов ком-

позиции. Субъективное восприятие сущности эстетического данным

художником-конструктором является едва ли не самой важной и

сложной группой эстетических факторов, влияющих на компоновку.

Каждый художник-конструктор в зависимости от образова-

тельного уровня, профессионального мастерства, опыта работы, об-

щего эстетического развития и ряда других субъективных качеств

имеет свое, сугубо индивидуальное восприятие сущности эстетиче-

ских форм, а значит, компоновки, которая приводит к ним. Эти

взгляды стихийно накладывают отпечаток на процесс художествен-

но-конструкторской компоновки и часто выступают как довлеющие

по отношению к первым двум группам эстетических факторов, рас-

смотренным выше.

Эргономические факторы, влияющие на компоновку, можно

разделить на две группы: особенности антропометрических и биоме-

ханических характеристик человека-оператора; психофизиологиче-

ские возможности человека-оператора.

Особенности антропометрических и биомеханических ха-

рактеристик оператора предопределяют при компоновке выбор ос-

новных и габаритных размеров, и размерные соотношения основных

компоновочных объемов оборудования. К антропометрическим и

биомеханическим характеристикам оператора, учитываемым при

компоновке, можно отнести: общие размеры (пропорции) телосло-

жения оператора, предельные размеры при различных положениях

тела оператора, пределы перемещения рук, пределы перемещения

ног и стопы, размеры кисти рук, углы поворота пальцев и кисти.

Психофизиологические возможности человека-оператора со-

ставляют другую группу эргономических факторов, влияющих на

художественно-конструкторскую компоновку. Факторы этой группы

предопределяют в основном компоновку лицевых панелей оборудо-

вания, пультов управления, а также частично и выбор общей компо-

новки формы оборудования. К этим факторам можно отнести так

называемые рецепторные и эффективные функции человека. Учиты-

вая все рассмотренные выше факторы, художник-конструктор в про-

цессе компоновки удовлетворяет ряду компоновочных характери-

стик.

66

Компоновочными характеристиками называются критиче-

ские условия, выполнение которых приводит к оптимальному ком-

поновочному решению. Можно выделить следующие основные ком-

поновочные характеристики: минимальные габариты оборудования,

максимальный коэффициент использования объема, максимальные

удобства доступа к элементам монтажа, максимальные удобства экс-

плуатации, пропорциональные соотношения основных размеров.

Перечисленные компоновочные характеристики являются по

существу качественными и смешанными, т. е. включают в себя как

инженерные, так и художественно-конструкторские показатели кон-

струкции.

Для количественной оценки оптимальности компоновки

вводят ряд компоновочных коэффициентов:Kv - коэффициент ис-

пользования объема, Кsл - коэффициент использования площади ли-

цевой панели, Кр - коэффициент габаритов (коэффициент использо-

вания производственной площади).

Коэффициент использования объема Kv равен:

0V

VKv ,

где V0 - общий объем технологического оборудования; V-объем, за-

нимаемый комплектующими элементами.

При оценке коэффициента использования объема радиоэлек-

тронной аппаратуры V:

V = Vп = Σ ( Vсв + Vэл),

где Vn - полезный объем приборного корпуса; Vэл - объем, за-

нимаемый комплектующими элементами; Vсв - свободный объем у

элементов, необходимый для их монтажа, оптимальной конвекции,

электрической прочности монтажа, причем Vэл рассматривают как

Vэл= Vа+Vп+ Vк + Vв, где Vа.-объем, занимаемый активными элемента-

ми, Vп - объем, занимаемый пассивными элементами, Vк - объем, за-

нимаемый конструктивными элементами, Vв - объем, занимаемый

вспомогательными элементами.

Для технологического оборудования нет смысла рассматри-

вать отдельно Vа; Vп; Vк и т. п., так как объем, занимаемый закончен-

ными комплектующими узлами и блоками, несоизмеримо больше

объема, занимаемого отдельными элементами этих узлов и блоков, а

67

также более правильно при компоновке оборудования оперировать

конструктивно-технологическими законченными комплектую-щими

узлами и блоками (уже имеющими свой собственный коэффициент

использования объема), изменить которые конструктор и художник-

конструктор уже не могут.

Коэффициент использования площади лицевой панели Кsл равен:

общ

элsл

S

SK ,

где Sэл - площадь, занимаемая элементами лицевой панели; Sобщ - об-

щая площадь лицевой панели.

При рассмотрении стоек Кsл стойки подсчитывается для ли-

цевых панелей всех комплектных и частичных вставных блоков,

входящих в стойку,

Кsл = Σ Sэл / Σ Sобщ,

где Σ Sэл - сумма площадей, занимаемая элементами лицевых панелей

блоков; Σ Sобщ - сумма общих площадей лицевых панелей блоков

(площадь лицевой поверхности стойки). Коэффициент габаритности

Кр равен:

Кр = Р ∙ V / S,

где V - общий объем оборудования; P - общая масса оборудования; S

- площадь основания оборудования.

Удовлетворение заданных компоновочных характеристик

оборудования и аппаратуры в значительной мере определяется габа-

ритами и особенностями монтажа комплектующих узлов и блоков.

Художественно-конструкторский анализ комплектующих узлов и

блоков является особенно важной частью работы на этапе компонов-

ки.

Не все комплектующие узлы и блоки в равной степени

влияют на формообразование оборудования и аппаратуры, поэтому

художнику-конструктору необходимо совместно с инженером про-

водить на стадии поиска предварительный анализ комплектующих

механизмов и узлов. Для этого комплектующие механизмы и узлы

рассматриваются художником-конструктором с точки зрения габари-

тов и особенностей их компоновки и подразделяются на две большие

группы: комплектующие механизмы, узлы и блоки, имеющие функ-

68

циональный выход на поверхности оборудования (в технологиче-

ском оборудовании электронного машиностроения это элементы ли-

цевых панелей, предметные столы, оптические скамьи, манипулято-

ры, различные функциональные механизмы, лазерные головки, мик-

роскопы и т. п.); комплектующие механизмы, узлы и блоки, входя-

щие в монтажный объем оборудования (насосы, силовые блоки, дви-

гатели, блоки автоматики, питания и т. п.). Затем из элементов пер-

вой группы выделяются элементы, эргономически необходимые на

лицевых панелях оборудования (элементы управления и устройства

отображения информации). Это помогает в дальнейшем избежать

попадания на лицевые панели таких элементов, как элементы комму-

тации (гнезда, вилки, разъемы, клеммы и т. п.) и конструктивно-

технологические элементы (приборные ручки, замки, вводы и т. п.),

которые могут быть вынесены на боковые или задние поверхности

оборудования.

Здесь же определяются функциональные механизмы обору-

дования, вынесение которых на поверхности оборудования диктует-

ся особенностью технологических процессов на данном оборудова-

нии; это, например, предметные координатные столики и устройства

манипуляторов в монтажно-сборочном оборудовании, вакуумные

камеры в вакуумном оборудовании, загрузочные устройства и т. п.

Все элементы этой группы в дальнейшем тщательно прорабатывают-

ся с эргономической и художественно-конструкторской точек зрения

все элементы этой группы. Среди элементов, входящих в монтажный

объем оборудования, выделяются крупногабаритные комплектую-

щие изделия. В результате очерчивается круг комплектующих меха-

низмов, узлов и блоков, в компоновке которых художник-

конструктор, безусловно, должен принять участие.

Процесс художественно-конструкторской компоновки обо-

рудования и аппаратуры должен состоять из следующих этапов:

1) художественно-конструкторского анализа комплектующих

механизмов, узлов и блоков;

2) выбора типа конструкции каркаса (или вообще несущей

конструкции оборудования);

3) проведения собственно компоновки.

Эти этапы и содержание работы художника-конструктора на

них требуют особого рассмотрения. Участие художника-

конструктора в работе над несущей конструкцией (каркасом) обору-

дования создает предпосылки к созданию оборудования, обладающе-

69

го рациональной конструктивной формой. Удачное решение несущей

конструкции (каркаса) оборудования и компоновки комплектующих

узлов и блоков на ней является основой композиции формы любого

оборудования в целом, ибо только таким образом художник-

конструктор достигает рациональной, логичной структуры формы.

Никакие другие средства композиции не помогут получить компози-

ционно целостную, эстетически законченную форму оборудования,

если не решен в главном скелет такой структуры — несущая конст-

рукция оборудования.

Компоновка может проводиться следующими основными

методами: методом последовательного наложения эскизов компоно-

вочных вариантов; методом построения компоновочных вариантов

оборудования на плазовых досках; макетно-модельным методом (пу-

тем построения «глухих» и «объемно-разрезных» макетов); методом

плоскостного макетирования компоновочных решений (путем разра-

ботки компоновочных вариантов с применением темплетов). Тем-

плет — плоскостное, масштабное, упрощенное изображение изделий

(в плане или сбоку), может содержать необходимые условные обо-

значения и надписи. Масштаб темплетов обычно выбирается из сле-

дующего ряда: 1:1, 1:2, 1:5, 1 : 10, 1 :20, 1 :25, 1 :50, 1 : 100, 1 :200.

При применении метода последовательного наложения эски-

зов компоновочных вариантов, варианты компоновочных схем обо-

рудования (в виде кинематических связей и условных масштабных

чертежей расположения габаритных комплектующих элементов в

ортогональных проекциях) выполняются графически на отдельных

листах пергамина или кальки. Выполняется до 8—12 вариантов. За-

тем эти листы последовательно совмещаются (по 2, 3 листа) друг с

другом и тем самым выбирается предпочтительный вариант. Вы-

бранные таким образом предпочтительные варианты совмещаются

еще раз один с другим и выбирается наиболее оптимальный вариант.

Применяя при компоновке метод построения компоновоч-

ных вариантов оборудования на плазовых досках, компоновочные

варианты прорисовывают на плазовых досках цветным мелом в мас-

штабе 1:1, а затем визуально оценивают оптимальность вариантов

Особенно эффективен и экономичен метод компоновки с

применением темплетов. На темплете могут изображаться контурные

очертания комплектующих узлов и блоков, а также необходимые де-

тали и крайние положения подвижных частей. Контурное очертание

комплектующих узлов и блоков выполняется упрощенно. Наиболее

70

широко этот метод компоновки применяется при разработке компо-

новочных решений комплектов, линий и производственных участков

технологического оборудования. В этом случае темплетами обозна-

чаются отдельные единицы оборудования в комплекте, линии и т. п.

На темплетах, изображающих оборудование, указывают места об-

служивания и подводки коммуникаций, которые обозначают равно-

сторонними треугольниками, размер которых зависит от масштаба

темплета, или окружностями. Широко применяются темплеты и для

поисков компоновочных и композиционных решений лицевых пане-

лей и панелей управления радиоэлектронной аппаратуры. В этом

случае применяют магнитные темплеты — наборы условных {или

выполненных с реальной конфигурацией) элементов, обозначающих

различные устройства управления и устройства отображения инфор-

мации. Они могут выполняться из пенопласта, дерева, пластмассы с

последующим монтажом на ферромагнитные основания. В дальней-

шем можно проводить поиски вариантов компоновки этих элементов

на металлических листах с нанесенными на них координатными сет-

ками, фиксируя оптимальные компоновочные варианты. Компоновка

с помощью магнитных темплетов может проводиться в сочетании с

объективными экспериментальными методами оценки психофизио-

логического состояния оператора, применяемыми в эргономике.

11. КОМПОЗИЦИОННОЕ РЕШЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Художник-конструктор имеет свои, непосредственные зада-

чи в комплексном процессе проектирования — он стремится к целе-

направленному и логичному созданию формы оборудования, отра-

жающего функциональные, конструктивно-технологические, эстети-

ческие и эргономические признаки, заложенные в конструкции.

Форма изделия рассматривается в художественном конст-

руировании как сложное комплексное явление. Форма — это система

материальной организации предметности (объемно-

пространственной, конструктивно-технологической, фактурно-

цветовой и т. д.). Процесс возникновения и постепенного создания

формы в процессе проектирования называется формообразованием

изделия. Форма отражает в себе все качества конструкции: техноло-

гичность, рациональность компоновки, удобство эксплуатации и об-

служивания, эстетическую выразительность и т. п. Художник-

71

конструктор должен стремиться чтобы функциональность оборудо-

вания, его технологичность, надежность, экономичность и другие

показатели гармонично синтезировались в предметной форме таким

образом, чтобы эта форма была не только утилитарно целесообраз-

ной в процессе эксплуатации, но и эстетически совершенной.

Изменение функции оборудования влечет за собой измене-

ние его компоновочного решения, а значит, и формы, и наоборот.

Это говорит о том, что, занимаясь созданием формы оборудования,

художник-конструктор, как бы вскрывает диалектику его функцио-

нального развития, а это приводит его к наиболее глубокому осмыс-

ливанию процесса формообразования и помогает наиболее полно

выявлять через форму различные стороны качества оборудования.

Художник-конструктор пытается наилучшим образом решить конст-

руктивно-технологические стороны и форму будущего изделия, и

стремится к ее наилучшему гармоничному построению, добиваясь

при этом оптимального сочетания функционального и эстетического

в конструкции.

Важнейшим звеном в процессе проектирования является

разработка общих закономерностей гармоничного формообразования

конструкций. Закономерности гармоничного строения формы и фор-

мирования структуры конструкции изучает теория композиции,

главной задачей которой является разработка принципов и приемов

целостного эстетического гармоничного синтеза промышленных из-

делий на основе многофакторного анализа технических и эстетиче-

ских тенденций формообразования. Композиция — это общая систе-

ма объективных закономерностей и субъективных особенностей вос-

приятия, обусловливающих принципы построения эстетически гар-

моничных объемно-пространственных структур на основе многофак-

торного анализа. Исторический характер развития проектирования

показывает, что средства композиции уточняются и корректируются

в ходе промышленной и художественной практики. Особенности ис-

пользования закономерностей композиции меняются вместе с разви-

тием науки и техники, эстетических взглядов художников-

конструкторов, общих теоретических направлений художественно-

конструкторского творчества.

Профессиональный уровень художника-конструктора опре-

деляется тем, насколько он овладел средствами и принципами по-

строения гармоничных объемно-пространственных структур. Недо-

оценка функционального и конструктивно-технологического аспекта

72

при проектировании, недостаточный учет условий эксплуатации,

технических условий, не приведут к созданию изделия, оптимально-

го с точки зрения технической эстетики, ибо, как мы отмечали выше,

подлинная красота промышленных изделий выступает в единстве

формы с функционально-конструктивным содержанием изделия.

Композиции можно классифицировать на три вида: плоские (фрон-

тальные), объемные, глубинно-пространственные.

Плоской (фронтальной) композицией могут служить лице-

вые панели технологического оборудования и аппаратуры. Харак-

терным признаком плоской композиции является взаимное построе-

ние элементов плоской и пространственной формы по двум фрон-

тальным координатам, при этом построение по глубинной координа-

те имеет подчиненное значение. Плоскими элементами в этом случае

служат графические элементы лицевой панели (надписи, символы и

т. п.), а пространственными — элементы индикаций, управления и

конструктивные элементы панели.

Объемную композицию представляет собой форма оборудо-

вания в целом. Объемная композиция характеризуется распределе-

нием объемов и масс по трем координатам пространства, образую-

щих трехмерную форму. Такая композиция воспринимается со всех

сторон, причем все три измерения ее в композиционном отношении

одинаково активны.

Глубинно-пространственной композицией может служить

интерьер цеха, в котором будет работать проектируемое оборудова-

ние или сложный комплекс оборудования. Глубинно-

пространственная композиция характеризуется не только взаимоот-

ношением пространственных элементов поверхностей и объемов, но

и пространств между ними. При этом доминирующим признаком

этой композиции является не один объем или группа объемов, а про-

странство как композиционное целое. Современное оборудование

представляет собой сложное гармоничное сочетание нескольких

функциональных объемов, как правило, с крупным масштабным

строем, исключающим визуальную дробность формы и состоит из

плоских (фронтальных), объемных и глубинно-пространственных

композиций.

Машины часто имеют различные открытые динамические

узлы, механизмы, устройства, участвующие в общем формообразо-

вании. Это значительно усложняет композиционное решение и в зна-

чительной мере подчиняет его сложным требованиям рациональной

73

компоновки. Во многих видах оборудования композиция формы од-

нозначно определяется функциональной сущностью компоновки.

Кроме того, проектируя оборудование, создавая объемную компози-

цию его формы, следует всякий раз думать о том, в каких условиях

будет оно эксплуатироваться, каковы требования будущего промыш-

ленного интерьера к оборудованию, т. е. представлять и анализиро-

вать и глубинно-пространственную композицию системы «оборудо-

вание — промышленный интерьер». При проектировании комплек-

сов оборудования, которое преобладает в настоящее время над инди-

видуальными моделями, все чаще приходится иметь дело со слож-

ными композиционными ансамблями. Связывая задачу построения

комплекса оборудования с производственным интерьером типового

серийного завода, встает вопрос проектирования «систем ансамб-

лей», т. е. серийного завода, оснащенного определенным основным

технологическим и вспомогательным оборудованием. Задача худож-

ника-конструктора перерастает в задачу по созданию комплексной

гармонизации производственной среды во всех ее аспектах. Выделя-

ются две основные категории композиции: объемно-

пространственная структура и тектоника.

Композиционное единство при формообразовании оборудо-

вания достигается путем применения всевозможных приемов и

средств композиции — средств, позволяющих оптимально строить

объемно-пространственные структуры, устанавливать взаимосвязь

между элементами формы, окружающей средой и оператором. Ос-

новными средствами композиции являются пропорции, масштаб,

ритм, контраст и нюанс и т. п. Особую группу средств композиции

составляет совершенность закономерностей, направленных на выра-

жение различных сторон эстетического качества изделия; к ним от-

носятся: фактура, пластика, силуэт и т. п.

Пропорции устанавливают определенные размерные соотно-

шения частей формы оборудования между собой и целым. Ритм —

повторяемость, закономерное чередование элементов формы, выра-

жающее функциональные и конструктивные особенности оборудо-

вания и сообщающее форме статическое или динамическое выраже-

ние. Контраст — резко выраженное противопоставление однородных

элементов целого (по форме, объему, цвету, размерам, конфигурации

и т. п.), которое подчеркивает гармоничность восприятия целого.

Нюанс — характеризует незначительное различие между однород-

ными противопоставляемыми элементами формы оборудования.

74

Масштаб — определяет соответствие величины оборудования его

назначению, размерам тела оператора и окружающей среды.

Основой гармонии композиционного решения является пра-

вильное начальное определение типа объемно-пространственной

структуры оборудования в зависимости от его функционального на-

значения и условий эксплуатации, которая в целом решается уже на

этапе компоновки. Ошибки в выборе объемно-пространственной

структуры делают бесполезной дальнейшую работу по композици-

онной отработке оборудования.

В основу построения объёмно-пространственной структуры

закладываются особенности взаимосвязи объекта и пространства.

Характерным для электронного машиностроения является преобла-

дание изделий с закрытой объемно-пространственной структурой и с

функционирующим внутренним пространством и изделий с частично

открытой объемно-пространственной структурой. В первом случае

ведущим элементом в композиции является объем изделия, во вто-

ром — динамические узлы, механизмы и устройства.

В технологическом оборудовании, больше чем в других из-

делиях, объемно-пространственная структура формы определяется

кинематической схемой и функциональными требованиями, а в не-

которых видах оборудования эта связь проявляется однозначно.

Важно при выборе компоновочных схем оборудования (даже чисто

функциональных) пытаться установить для них те или иные рацио-

нальные структуры.

Особенностью объемно-пространственных структур, которая

существенна для решения формы оборудования и устанавливается на

начальных этапах стадии эскизного проектирования, является сим-

метричность или асимметричность формы оборудования. Симметрия

или асимметрия помогает добиться равновесия статичных и дина-

мичных композиций, она же помогает установить последующий

подход к компоновке комплектующих узлов и блоков, а значит, и к

компоновке формы оборудования.

Симметричным называется предмет, состоящий из геомет-

рически или физически равных частей, расположенных в определен-

ном порядке. Различают два вида симметрии: зеркальную и конгру-

энтную (осевую).

Зеркальная симметрия основана на равенстве двух частей

формы, расположенных одна относительно другой как предмет и его

отражение в зеркале. Воображаемая плоскость, которая делит такую

75

форму пополам, называется плоскостью симметрии. При конструи-

ровании оборудования и аппаратуры зеркальная симметрия находит

широкое распространение. По ее законам строятся приборные стой-

ки, кожухи, каркасы, пульты, а во фронтальных композициях - лице-

вые панели, пульты управления.

Конгруэнтная (или осевая) симметрия достигается путем

вращения фигуры относительно оси симметрии, т. е. линии, при

вращении вокруг которой фигура может неоднократно совмещаться

сама с собой. Такой вид симметрии в проектировании оборудования

не встречается.

При проектировании специального технологического обору-

дования и аппаратуры художник-конструктор чаще всего встречается

с объемно-пространственными структурами, характеризующимися

асимметричностью и зеркальной симметричностью одновременно.

При этом чаще распространена асимметричность объемно-

пространственных структур основного тела оборудования во фрон-

тальных плоскостях и симметричность в профильных. И лишь при

построении контрольно-измерительного оборудования можно иметь

дело с чистой симметрией приборных шкафов, стоек, пультов и т. п.

Задачей построения асимметричного оборудования является

прежде всего создание физического равновесия неравных компоно-

вочных объемов, т. е. такого равновесия, которое обеспечивает этим

неравным частям их правильное функционирование и композицион-

ную цельность. Равновесие при проектировании асимметричных

структур оборудования достигается различными способами в зави-

симости от совокупности требований, предъявляемых к этому обо-

рудованию: смещением отдельных законченных блоков (чаще всего

пультов, блоков индикации и управления и т. п.) относительно вер-

тикальных осей оборудования, созданием направленных ритмов чле-

нений формообразующих поверхностей по вертикали и горизонтали,

вынесением отдельных функциональных частей оборудования за ос-

новные габаритные размеры оборудования (бункеров, заградитель-

ных кожухов и т. п.).

В реальном оборудовании, которое представляет собой ан-

самбли объемно-пространственных структур, асимметрия и симмет-

рия сложно сочетаются, что значительно усложняет задачу художни-

ка-конструктора.

Тектоника, вторая важнейшая категория композиции, выра-

жает закономерности строения изделия, присущие его конструктив-

76

ной схеме, объективным физическим свойствам конструкционных

материалов, соотношениям несущих и несомых частей и т. п.

Объемно-пространственное решение формы должно соот-

ветствовать физическим свойствам конструкционного материала,

применяемого для построения формообразующих элементов, и тех-

нологии его обработки. Сама форма, являясь выражением конструк-

тивно-технологического и функционального содержания, требует от

конструктора знания механических свойств материала и т.п. Форма

конструкции влияет (а иногда и предопределяет) выбор того или

иного конструкционного материала и технологию изготовления

формы. А способы технологии изготовления и конструкционный ма-

териал в свою очередь влияют на формообразование. В единстве

формы с материалом, выбранным для ее построения, и с технологией

изготовления и заключается тектоничность формы. Тектоничность

формы выражается не только во взаимном единстве конструкцион-

ного материала, технологии его изготовления и построения данной

формы, но и в том, что такие факторы, как свойства материала, тех-

нологичность и т. п., влияют на композиционное решение формы.

Таким образом, форма оборудования тектонична тогда, когда она

наиболее рационально выражает его функциональную сущность, яв-

ляется одновременно и наиболее оптимальной компоновочной

структурой оборудования, и оптимальна с точки зрения технологии

его изготовления.

Тектоника выступает как результат познания и пластически

образного выражения в объемно-пространственной структуре физи-

ко-механических свойств материалов и конструкции: прочности, ус-

тойчивости, равновесия, распределения усилий и т. п. Тектоника

проявляется прежде всего во взаимном расположении частей изде-

лия, пропорциях, метроритмическом строе его формы и выражается

прежде всего через соотношение несомого и несущего объемов, на-

груженного и свободного от усилий объемов и т. п. Учитывая зави-

симость характера взаимосвязи элементов от тектоники формы при

формообразовании оборудования, важно показать, что форма его

развивается не случайно, а закономерно.

Основными закономерностями построения гармоничных

композиционных решений, которые определяют и особенности при-

менения средств композиции являются следующие.

1. Единство формы и функции (конструкции). Форма должна

отражать компоновочную схему и основную композиционную идею,

77

выявляющую главные особенности конструкции, и быть тектонич-

ной.

При проектировании технологического оборудования функ-

ция - определяющий фактор формообразования. При этом ассоциа-

тивность и информативность формы (ввиду функциональной слож-

ности оборудования) приобретают решающее значение и являются

едва ли не основной закономерностью, которая может быть выявлена

с помощью средств композиции в процессе формообразования. Тем

более ассоциативными и информативными должны быть устройства

отображения информации (особенно мнемосхемы). В зависимости от

замысла и функционального назначения в конструкции компоновоч-

ные объемы формы или формообразующие элементы могут получить

значения несущих или несомых (поддерживаемых), могут быть зри-

тельно «тяжелыми» или «легкими», статичными или динамичными.

2. Единство эстетического и эргономического факторов. Со-

временное автоматическое и полуавтоматическое оборудование, ос-

вобождая человека от мускульных усилий, увеличивает психофизио-

логическую нагрузку на него и требует большого внимания и пра-

вильных решений при быстрых реакциях. Это требует учета при про-

ектировании таких характеристик, как освещенность, блеск, цветовая

контрастность, антропометрические характеристики и т.п., и компо-

зиционных вопросов, которые выражают эстетическую сущность

формы. Необходимо неразрывно учитывать весь комплекс эргономи-

ческих и эстетических оптимальных условий для оператора, созда-

вать психофизиологический и эстетический комфорт.

3. Единство композиции, которое можно считать важней-

шим, суммирующим принципом композиции. Считая, что при ком-

позиционном решении оборудования достигнуто единство компози-

ции, мы тем самым считаем, что гармония формы достигнута. Мож-

но выделить следующие основные принципы гармонизации, обеспе-

чивающие единство композиции: повторение целого в его частях

(большого в малом); соподчиненность одних элементов другим; со-

размерность; равновесие.

1) Повторение целого в его частях. Элементы, составляющие

композицию (это формообразующие объемы и элементы конструк-

ции оборудования), могут обладать различными признаками. Для

гармонии композиции должен быть выбран главный признак, напри-

мер конфигурация или геометрические размеры. Ведущий признак

(признак целого) должен быть присущ в той или иной мере всем

78

элементам композиции, т. е. принцип «большое в малом» заключает-

ся в близости элементов композиции между собой по ведущему при-

знаку целого. Например, если ведущим признаком является конфи-

гурация (или размерное построение), то близость по этому признаку

является подобием. Наличие ведущего признака в элементах компо-

зиции облегчает смену зон внимания при переходе от одних элемен-

тов к другим. Вместе с тем разнообразие элементов композиции де-

лает ее информативно насыщенной, интересной, что сохраняет ак-

тивность ее восприятия оператором. Это не всегда выгодно и может

в определенных условиях стать отрицательным психологическим

фактором.

2) Соподчиненность. Каждому элементу композиции соот-

ветствует определенная мера (по функциональной важности, величи-

не, пространственному положению и т. п.). В зависимости от того,

какая мера взята за наиболее важную, тот или иной элемент стано-

вится композиционным центром.

При этом все элементы композиции должны быть упорядо-

чены относительно композиционного центра. Второстепенные эле-

менты композиции подчинены центру композиции и располагаются

по мере убывания их роли в обеспечении главной функции (главной

для оператора). За композиционные центры в технологическом обо-

рудовании принимаются, как правило, панели информации и управ-

ления и др. Но могут приниматься и наиболее важные функциональ-

ные элементы. На панелях также в свою очередь могут быть уста-

новлены свои композиционные центры, как во фронтальных компо-

зициях. Композиционным центром для глубинно-пространственных

композиций может служить само оборудование. За главные отличи-

тельные признаки при установлении центров композиции могут быть

приняты: геометрический вид элемента композиции, его форма, га-

бариты и масса, положение в пространстве и т. п.

Основные средства композиции, применяемые для выделе-

ния композиционных центров: ритмический строй, пропорциональ-

ные отношения, нюансные и контрастные отношения формы и цвета,

четкость и простота силуэта, направленность формы, светотень, фак-

тура поверхности, геометрический вид формы.

3) Соразмерность. Каждому элементу композиции соответ-

ствует своя числовая мера. Соразмерность — единая мера соизмере-

ния элементов композиции между собой, а также между ними и це-

79

лым. Например, при проектировании приборных корпусов аппарату-

ры это достигается выбором единого модуля несущих конструкций.

4) Равновесие композиции — это уравновешенность частей и

целого относительно пространственных осей. Вертикальные и гори-

зонтальные оси неравноценные. Главную роль играет вертикальная

ось.

Среди классических средств композиции на первое место

можно поставить пропорции как обладающие наиболее широкими

возможностями гармонизации формы. Пропорции как средство ком-

позиции получают все более широкое применение, так как совре-

менные конструкции оборудования (в частности, их формообразую-

щие элементы) представляют собой своеобразные системы много-

кратно повторяющихся унифицированных элементов. С другой сто-

роны, и сама унификация немыслима без строгой размерной органи-

зации элементов конструкций. Основными видами пропорций в сфе-

ре проектирования оборудования являются геометрическая пропор-

ция, пропорция «золотое сечение», пропорция на основе иррацио-

нальных чисел и модульная пропорция. Особенности пропорций без-

условно зависят от средств, усиливающих воздействие пропорцио-

нальных закономерностей — контраста, нюанса, светотеневой струк-

туры и т. п.

Другим основным средством создания гармоничной компо-

зиции формы оборудования, имеющим самостоятельное значение,

является его цветовое решение. Выбор схемы цветового решения

оборудования осуществляется с учетом условий труда и характера

производственной среды (температуры, загрязненности воздуха,

уровня освещенности и т. п.), конструктивных особенностей произ-

водственного помещения (его функций, габаритов и т.п.), вида и

продолжительности работы, проводимой оператором. Разрабатывая

схему цветового решения, следует учитывать, чтобы фактура и цвет

формообразующих поверхностей исключали появление бликов и не-

оправданные контрасты формы. При цветовом решении оборудова-

ния выбор цветовой гаммы должен определяться в зависимости от

его функционального назначения и, помимо всего прочего, ставить

своей целью компенсацию неблагоприятных воздействий трудового

процесса. Необходимо содействовать положительному эмоциональ-

ному настрою оператора в процессе труда и созданию микроклимата

производственного помещения. Это особенно важно в гермозонах

при проведении точных операций по монтажу и сборке, в поточных

80

линиях и конвейерах. Построение цветовой схемы, которая охваты-

вала бы и удовлетворяла все вышеперечисленные условия, основано

на психофизиологических и эстетических особенностях воздействия

цвета.

Задача художника-конструктора при проектировании схемы

цветового решения технологического оборудования может быть ус-

ловно рассмотрена в трех основных аспектах:

разработка цветовой схемы как важнейшего элемента

композиционного решения формы;

разработка цветовой схемы, обеспечивающей оптималь-

ное психофизиологическое воздействие цвета на оператора;

разработка цветовой схемы, обеспечивающей решение

глубинно-пространственной композиции интерьера. Эти задачи ло-

гично вытекают из многообразия функциональных возможностей

цвета как средства гармонизации предметного мира.

При проектировании линий и комплектов оборудования,

цветовая схема, в аспекте композиционного решения формы, позво-

ляет существенно влиять на пластику формы, ее тектонику, силуэт и

позволяет достигать стилевого единства. Рассмотрение цветовой

схемы в аспекте психофизиологического воздействия цвета на опера-

тора позволяет использовать его как средство цветового кодирования

и повышения безопасности и эксплуатационной надежности работы

оборудования. Рассмотрение цветовой схемы, в аспекте представле-

ния общей глубинно-пространственной композиции интерьера, по-

зволяет решить вопросы освещенности рабочего места, стимулиро-

вать гигиену рабочего места, учесть климатические и эксплуатаци-

онные особенности интерьера.

Можно рассмотреть два подхода к построению цветовых

схем: применение монохромных и полихромных схем цветового ре-

шения.

При конструировании оборудования применение монохром-

ных схем получает последнее время преимущественное развитие, так

как современное оборудование имеет, как правило, простую архи-

тектонику формы, характеризующуюся крупными функциональными

объемами, крупномасштабным строем. Цветовая монохромная схема

при этом подчеркивает единство формы, обеспечивает ее цельное

восприятие. Исключение составляет цветовое решение лицевых па-

нелей в технологическом оборудовании, где выделяют следующие

81

основные приемы цветовой композиции: лицевая панель нейтральна

по отношению к корпусу оборудования; лицевая панель контрастна

по отношению к корпусу. Как правило, лицевые панели решаются в

нейтральных тонах. Яркие цвета применяются для нанесения симво-

лов, подписей и т. п. Имеют место и полихромные решения.

Нельзя допускать проектирование цветовой схемы для уже

завершенного оборудования. Это «одевание» формы в цветовую

схему не позволяет использовать цвет как действенное средство

композиции, активно влияющее на эстетическую гармонию формы.

Такая цветовая схема разбивает цветовую целостность формы, созда-

ет ощущение пестроты, цветовой перенасыщенности и неорганизо-

ванности. При этом цветовое решение формы получает излишне де-

коративный, нехарактерный для технологического оборудования вид

за счет цветовых пятен, не несущих функциональной нагрузки. При

цветовом решении оборудования одним из главных аспектов являет-

ся учет психофизиологических особенностей воздействия цвета на

оператора.

По особенностям психофизиологического воздействия, цвета

видимой части спектра, могут быть условно разделены на теплые и

холодные, легкие и тяжелые, выступающие и отступающие. Все эти

понятия условно характеризуют особенности чисто психологическо-

го восприятия цвета.

Холодными цветами считают цвета части спектра от зелено-

го к синему. Холодные голубоватые, голубовато-зеленые тона всегда

вызывают ощущение свежести и чистоты. Холодные цвета, кроме

того, снижают напряжение зрения, успокаивают человека и помога-

ют этим самым поддерживать необходимую производительность

труда. Это является важным при проектировании монтажно-

сборочного оборудования со сложной, с эргономической точки зре-

ния, циклограммой работы оператора. Применение холодных и теп-

лых цветов помогает психологически снизить неблагоприятный тем-

пературный режим в тех или иных помещениях. Если проектируется

оборудование с каким-либо горячим технологическим процессом

(например, электрические конвейерные печи, диффузионное обору-

дование и т. п.), то, окрашивая формообразующие элементы обору-

дования в холодные цвета, можно добиться психологического сни-

жения температуры оборудования и тем самым создать для операто-

ра психологически более благоприятные условия работы по обслу-

живанию данного оборудования. Это особенно существенно, так как

82

такое оборудование работает целыми участками, где важно добиться

и оптимального микроклимата помещения в целом. Обратное психо-

логическое действие производят на человека теплые цвета (цвета

части спектра от желтого к красному), ассоциирующиеся с высокими

температурами. Красный, оранжевый и желтый цвета оказывают на

оператора возбуждающее действие.

Легкими условно называют цвета, обладающие высоким ко-

эффициентом отражения и небольшой насыщенностью, а тяжелыми

— темные насыщенные цвета, обладающие небольшим коэффициен-

том отражения. Легкие цвета благодаря высокому коэффициенту от-

ражения вызывают ощущение легкости объемов оборудования и мо-

гут эффективно применяться для окраски несомых элементов, обла-

дающих значительными габаритами. Это позволяет психологически

добиться приемлемых решений при сложных компоновочных схемах

оборудования.

Тяжелые цвета, наоборот, поглощают большое количество

света, и поэтому их применение для окраски несущих элементов

оборудования позволяет добиться логичной взаимосвязи цветового

решения с конструктивным и компоновочным построением оборудо-

вания.

Характеристика цветов как выступающих и отступающих

составляет интересное психологическое явление — иррадиацию. Яв-

ление иррадиации состоит в том, что контрастные сочетания какого-

либо цветового пятна с фоном психологически меняют зрительное

восприятие их размеров. Например, темный квадрат на светлом фоне

будет всегда казаться меньше такого же на темном фоне. Темные

цвета на светлом фоне всегда кажутся отступающими, а светлые на

темном фоне — выступающими. Холодные цвета на теплом фоне

удаляются (отступают), и наоборот, теплые цвета на холодном фоне

как бы приближаются (выступают) к оператору. Хотя явление ирра-

диации не играет существенной роли при цветовом решении не-

больших законченных локальных объемных композиций, к каким

относится технологическое оборудование, его приходится учитывать

при проектировании вставных пультов, элементов лицевых панелей

и т. п.

Используя явление отступания и выступания цветов, можно

добиться и значительных успехов в эстетической проработке невы-

годных с точки зрения архитектоники компоновочных решений обо-

рудования.

83

Особое значение имеет применение цвета в качестве цвето-

вого кода для обозначения технологических трубопроводов в обору-

довании, а также при проектировании устройств отображения ин-

формации. Применение цвета для обозначения технологических тру-

бопроводов в оборудовании электронного машиностроения обуслов-

лено отраслевым стандартом «Цветовое обозначение трубопрово-

дов». В стандарте устанавливаются следующие виды обозначений

трубопроводов:

опознавательная окраска трубопроводов для обозначения

укрупненных групп транспортируемых веществ;

сигнальные кольца для обозначения особых свойств ве-

ществ или назначения трубопроводов;

маркировочные планки и щитки для точного обозначе-

ния протекающих веществ, их параметров;

предупреждающие знаки для обозначения основных ви-

дов опасности.

К цветовому решению относятся первые два вида обозначе-

ний.

Для удобства применения опознавательной окраски (ее за-

поминаемости, большей информативности) все вещества, транспор-

тируемые по трубопроводам, объединены в укрупненные группы.

Опознавательный цвет присваивается — укрупненным группам ве-

ществ. Опознавательная окраска призвана давать общие характери-

стики вещества, в самой общей форме информировать оператора о

степени его опасности. Опознавательная окраска наносится по всей

поверхности трубопровода, а также на запорно-регулирующую арма-

туру.

Для более точной характеристики (т. е. для информации опе-

ратора о характере опасности) применяют сигнальные кольца. Цвета

сигнальных колец, установлены стандартом.

Сигнальные кольца наносятся на наиболее видимых участках

трубопроводов, на входе и выходе из корпусов оборудования, а так-

же по обе стороны запорно-регулирующей арматуры. Ширина сиг-

нальных колец и расстояние между ними принимаются в зависимо-

сти от наружного диаметра трубопровода. При параллельном распо-

ложении трубопроводов сигнальные кольца наносятся одинаковой

ширины с одинаковыми интервалами. При нанесении сигнальных

колец на одноцветную с ними опознавательную окраску сигнальные

84

кольца желтого цвета должны иметь черные каемки, а кольца зелено-

го цвета — белые каемки шириной не менее 10 мм. Цветовые харак-

теристики цветов опознавательной окраски и сигнальных колец ус-

танавливаются в соответствии с ГОСТ. Цветовое кодирование тру-

бопроводов, рассмотренное выше, нельзя отнести к области цветовой

композиции — оно может рассматриваться в эргономическом аспек-

те (как элемент техники безопасности и эксплуатационной надежно-

сти), однако оно существенно влияет на общее цветовое решение

оборудования.

Наметилась определенная тенденция к унификации цветово-

го решения оборудования. Во-первых, унификация цветового реше-

ния позволяет выявить группы унифицированных функциональных

цветов и применить их в виде кодов. Во-вторых, унификация цвето-

вого решения позволяет сформулировать требования к эстетическо-

му и психофизиологическому воздействию личных компоновочных

решений оборудования или единые правила выбора цветового реше-

ния, что значительно снижает трудоемкость проектирования. Уни-

фикация цветового решения позволит также ограничить номенклату-

ру применяемых лакокрасочных материалов на предприятиях и уп-

ростить технологический процесс, т. е. повысить экономическую

эффективность проектирования и производства оборудования.

12. СПОСОБЫ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

РЕШЕНИЯ ФОРМЫ

Самым важным аспектом процесса художественного конст-

руирования, которым завершается компоновочное и композиционное

решение оборудования, является выбор оптимального способа кон-

структивно-технологического решения формы. Оттого как воплоще-

но композиционное и компоновочное решение в материале (в конст-

руктивно-технологическом отношении) зависят художественно-

конструкторские достоинства оборудования.

Оборудование, прекрасно решенное в композиционном от-

ношении, неузнаваемо изменялось в производстве. Появлялись не-

предвиденные стыки, швы, зазоры, элементы крепления и т. п., «не

запланированные» художником-конструктором. Возникают вопросы:

правильно ли выбрано компоновочное и композиционное решение

формы оборудования с точки зрения конструктивно-

85

технологической, осуществима ли форма рациональными технологи-

ческими способами, реальна ли она. Чаще всего именно это является

причиной серьезного изменения художественно-конструкторского

облика оборудования в производстве. Одним из главных необходи-

мых условий художественного конструирования является знание ху-

дожником-конструктором способов конструктивно-

технологического решения формы оборудования и применение их на

всех стадиях проектирования. Художник-конструктор лишь тогда

может прийти к зрелому композиционному решению, когда он зна-

ком с общими тенденциями развития конструкции данного вида,

представляет себе возможные варианты конструктивного решения

формы, знаком со свойствами конструкционных и отделочных мате-

риалов, представляет возможности современной технологии в усло-

виях опытного, мелкосерийного и серийного производства.

Анализ оборудования электронного машиностроения позво-

ляет выделить следующие группы элементов конструктивного реше-

ния формы: несущие элементы, компоновочные элементы, формооб-

разующие элементы.

Группу несущих (силовых) элементов составляют элементы

конструкции оборудования, которые обеспечивают размещение в

них комплектующих узлов и блоков, их сохранность в условиях экс-

плуатации и посредством которых обеспечивается конструктивное

сочленение формообразующих элементов. К несущим элементам

можно отнести различные конструкции каркасов, несущих рам, ста-

нин, приборных корпусов и т. п. Группу компоновочных элементов

можно выделить для удобства рассмотрения лишь условно, они чаще

всего составляют с несущими элементами единое конструктивное

целое. Компоновочные элементы предназначены для непосредствен-

ной установки на них комплектующих механизмов, узлов и блоков

при компоновке – это всевозможные направляющие, рамы блочных

каркасов, шасси, установочные конструкции и т. п.

Формообразующие элементы — элементы, непосредственно

образующие (при креплении на несущих элементах) внешние грани-

цы объемно-пространственной структуры оборудования: всевозмож-

ные крышки, обшивки, кожухи, панели и т. п. В отдельных случаях

формообразующие элементы могут одновременно исполнять и роль

несущих при бескаркасном способе конструирования.

Компоновочные элементы несущественны для формообразо-

вания оборудования и не играют самостоятельной роли, они подчи-

86

няются в основном конструктивно-технологической, компоновочной

и композиционной задаче. В то же время выбор типа и конкретное

решение несущих и формообразующих элементов в основном опре-

деляют композиционное решение формы оборудования, ее техноло-

гичность и экономическую целесообразность. При выборе типа и

конкретной конструкции этих элементов следует отметить, что он

определяется тремя факторами: компоновочным решением оборудо-

вания; характером комплектующих изделий и узлов (по массе, габа-

ритам, особенностям эксплуатации и т. п.); условиями эксплуатации

(в том числе и особенностями технологического процесса на обору-

довании); видом оборудования или аппаратуры.

Существенную роль тут играют и технико-экономические

факторы - технологические возможности предприятий-изготовителей

и масштаб выпуска оборудования. Масштаб выпуска изделий особо

существенно влияет на выбор решения конструкции. Так, при еди-

ничном и мелкосерийном выпуске может быть экономически оправ-

дано большое число подгоночных операций при сборке формообра-

зующих и несущих конструкций оборудования. В то же время в

крупносерийном и массовом производстве подгоночные операции

должны быть исключены вообще. При единичном производстве ши-

рокое применение находят сварные конструкции каркасов из стан-

дартного сортамента проката. При массовом производстве широко

применяются различные виды литья, холодная штамповка, универ-

сальная сборка конструкций из стандартных профилей и т. п. Таким

образом, масштаб выпуска, технология и конструкция оборудования

находятся в тесной взаимосвязи и должны учитываться художником-

конструктором.

Способы построения несущих конструкций оборудования

следующие: построение жестких каркасов из стандартного сортамен-

та профильного проката; построение несущих конструкций из тонко-

листового проката; построение жестких каркасов из гнутого стально-

го профиля; построение сборно-разборных (универсальных) каркасов

из прессованных полых профилей из алюминиевых и магниевых

сплавов; построение сборно-разборных (универсальных) каркасов из

литых элементов; построение каркасов из штампованных и литых

элементов.

В качестве формообразующих элементов при всех перечис-

ленных способах построения несущих конструкций применяются

штампованные и гнутые из листа крышки, обшивки всех видов. Ка-

87

ждый из перечисленных способов построения несущих конструкций

открывает те или иные возможности для выражения художественно-

конструкторского решения формы, для выявления того или иного

композиционного замысла. Поэтому далеко не безразлично, какой из

способов выбран художником-конструктором

Способ построения несущих конструкций из стандартного

профильного проката путем его сварки не является перспективным

для многих случаев проектирования, так как он обладает значитель-

ной трудоемкостью в производстве, металлоемкостью и не позволяет

получать высокое композиционно-пластическое решение формы и

качество ее внешних поверхностей. На образованных таким спосо-

бом каркасах конструктивно затруднено устройство вкладных и на-

кладных гнутых крышек и обшивок и поэтому их чаще обшивают

плоскими листами внакладку, что приводит к образованию неровных

швов, видимых мест сварки, что значительно снижает эстетический

облик конструкции. Для отдельных видов крупногабаритного обору-

дования с традиционным компоновочным решением (электротерми-

ческое, эпитаксиальное) этот способ наиболее прост и широко при-

меняется. Оправдан он и для других видов оборудования при еди-

ничном и мелкосерийном производстве, когда нет смысла проекти-

ровать и изготавливать специальную технологическую оснастку, ко-

гда могут быть оправданы значительные затраты ручного труда.

Наиболее широкое распространение в электронном машиностроении

получило построение несущих конструкций из тонколистового про-

ката бескаркасным способом. Бескаркасным способом называют та-

кой способ построения объемной конструкции, при котором формо-

образующие элементы из тонколистового проката непосредственно

образуют жесткую несущую конструкцию. В этом случае каркас как

таковой отсутствует — элементы из тонколистового проката играют

роль и формообразующих и несущих. Жесткость объемной формы,

оболочка которой изготовлена только из тонколистового материала,

зависит от жесткости отдельных элементов конструкции и прочности

мест их связей. В бескаркасных конструкциях стремятся по возмож-

ности ужесточить места их соединения. Бескаркасные конструкции,

обеспечивая необходимую жесткость оборудования, позволяют ху-

дожнику-конструктору найти композиционно-пластическое решение

формы. Они широко применяются для построения вакуумных напы-

лительных установок, диффузионного, лазерного и сварочного обо-

рудования.

88

Способ построения каркасов из гнутого стального профиля

является частным случаем построения бескаркасной конструкции,

однако он может рассматриваться как самостоятельный. Применяе-

мые для построения каркасов С-образные профили в сочетании с ко-

рытообразными равнополочными профилями и замкнутыми квад-

ратными и прямоугольными профилями позволяют находить инте-

ресные композиционные решения, отличающиеся яркой тектонично-

стью формы. Технологичность и экономическая эффективность кар-

касов в производстве чрезвычайно высока. Конструктивная схема

формы при этом и лаконична и проста, профиль, применяемый для

построения каркасов, выполняет одновременно роль и несущего и

формообразующего элемента. Это предпочтительнее бескаркасных

конструкций при проектировании установок, требующих повышен-

ной жесткости, когда обеспечение надлежащей жесткости из тонко-

листового профильного проката бескаркасным способом выливается

в сложную конструктивно-технологическую задачу, вызывает повы-

шение металлоемкости каркаса. К таким установкам можно отнести

монтажно-сборочные столы, установки сварки, скафандры для тех-

нохимических процессов.

Однако указанные выше способы построения несущих кон-

струкций имеют весьма существенный недостаток — невозможность

гибкого развития компоновочных вариантов при развитии модифи-

каций.

Построение сборно-разборных (универсальных) каркасов из

прессованных профилей из алюминиевых и магниевых сплавов по-

лучило широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом.

Был создан ряд систем унифицированных элементов, позволяющих

строить унифицированные несущие конструкции. Эти системы отли-

чаются друг от друга разнообразным решением и количеством уни-

фицированных элементов, способами их соединения.

Подобный принцип формообразования имеет существенные

недостатки, главными из которых являются сложность изготовления

технологической оснастки для получения унифицированных угловых

элементов и профилей; ограниченность развития модификаций кор-

пусов; невысокий коэффициент технологичности из-за наличия

большого количества вспомогательных деталей, недостаточная жест-

кость конструкций. Кроме того, наличие большого количества со-

единений на внешней поверхности корпуса, переходные кромки и

89

уступы не позволяют достигать высоких эстетических качеств фор-

мы.

Построение сборно-разборных (универсальных) каркасов из

литых элементов является в электронном машиностроении одним из

перспективных направлений. Несущие конструкции собираются с

помощью болтовых соединений из типовых основных и вспомога-

тельных конструктивных модулей. В качестве основных модулей

применяются несущие рамы различных конструкций, выполненные

методом литья из легких сплавов, а в качестве вспомогательных —

литые стяжки различных конструкций. При формообразовании обо-

рудования с применением таких элементов появляются новые воз-

можности композиционных решений — возможность четких ритми-

ческих членений объема, интересные графические и декоративные

решения формы. Учитывая, что профиль рам может иметь различ-

ную форму и конструкцию, можно находить интересные стилевые

решения оборудования. Этот способ формообразования, обладая

всеми достоинствами сборно-разборных конструкций из профилей,

позволяет обеспечивать достаточную жесткость несущих конструк-

ций и дает более широкие возможности композиционного и декора-

тивного решения.

Построение каркасов из литых и штампованных элементов

— наиболее универсальный способ, когда наряду с литыми конст-

руктивными модулями, применяются элементы из тонколистового

проката и элементы из гнутого профиля. Этот способ построения по-

зволяет получать разнообразные решения формы, но, применяя его,

следует всегда рассматривать конструктивную простоту и техноло-

гичность формы, как главный критерий.

Технологичностью художественно - конструкторского реше-

ния является соответствие конструкции формы условиям технологии

ее изготовления. Технологичность формы логично вытекает из ра-

ционально выбранного конструктивного решения. Вопрос о техноло-

гичности художественно-конструкторского решения ставится ху-

дожником-конструктором уже на поисковом этапе стадии эскизного

проектирования. Творчески подходя к вопросам технологичности

формы, художник-конструктор может в своих поисках прийти к но-

вым технологичным материалам или новым технологическим про-

цессам изготовления оборудования, которые обеспечивают совер-

шенно новое в эстетическом отношении, решение оборудования.

Степень технологичности художественно-конструкторского решения

90

может характеризоваться тремя показателями: количеством несущих

и формообразующих элементов формы; сложностью изготовления

этих элементов; сложностью сборки формы.

Каждый лишний несущий и формообразующий элемент в

конструкции, как известно, требует дополнительных затрат средств и

трудоемкости в проектировании и производстве, к тому же это лиш-

ние металлоемкость и вес оборудования. Очень важно не только то,

чтобы общее количество несущих и формообразующих элементов,

входящих в конструкцию, было минимальным, но и то, чтобы они

были одинаковы (повторялись) как внутри самой конструкции, так и

относительно ранее освоенных производством моделей. Это сокра-

щает номенклатуру несущих и формообразующих элементов. Но

важны не только соображения экономичности оборудования. Сокра-

щая количество несущих и формообразующих элементов, художник-

конструктор добивается простой и целостной формы. Технологич-

ность оборудования с художественно-конструкторской точки зрения

ассоциируется у нас с простотой и лаконичностью конструктивного

решения формы оборудования. Этой особенности технологичности

отвечает и тенденция, в практике художественного конструирования,

- укрупнить, объединить ранее разрозненные элементы формы,

стремление построить форму крупными, простыми формообразую-

щими элементами, достигнув тем самым лаконизма формы оборудо-

вания. То же самое можно сказать о влиянии на технологичность

стандартизации и унификации формообразующих и несущих эле-

ментов формы. Форма, полученная из наименьшего числа составных

и разнотипных элементов, всегда более лаконична и целостна. Отсю-

да становится ясным, как важно для художника-конструктора серь-

езно вникать в вопросы стандартизации и унификации решений.

При этом можно установить следующие критерии техноло-

гичности художественно-конструкторского решения.

Если принять за ΣN общее количество основных элементов

конструкции и рассматривать ее как

ΣN=Nосн + Nпан + Nформ + Nвсп,

где Nосн - основные укрупненные комплектующие узлы и блоки,

влияющие на форму и обеспечивающие функционирование обо-

рудования (или аппаратуры); Nпан - комплектующие элементы ли-

цевых панелей; Nформ - несущие и формообразующие элементы, оп-

91

ределяющие и составляющие форму (каркасы, кожухи, крышки и т.

п.); Nвсп - крепежные и другие вспомогательные элементы, предна-

значенные для соединения отдельных элементов формы. При рас-

пределении элементов проектируемого изделия по перечисленным

группам можно получить наглядное представление об эффективно-

сти художественно-конструкторского решения с точки зрения тех-

нологии.

Коэффициентом эффективности может служить при этом вы-

ражение

Кэ фф = (Nпан + Nформ + Nвсп): Nосн.

Этот коэффициент определяет количество несущих и формо-

образующих элементов, приходящихся на один основной укруп-

ненный функциональный узел оборудования (аппаратуры).

Таким образом, чем меньше коэффициент, тем выше эффек-

тивность художественно-конструкторского решения с точки зрения

технологии.

Качественно это значит, что сложная функциональная ком-

поновка получила выражение в форме, обладающей минимальным

количеством формообразующих элементов.

Подобный анализ, проведенный художником-конструктором

на стадии эскизного проектирования, помогает ему установить опти-

мальное количество конструктивных элементов, составляющих (об-

разующих) форму как по числу, так и по наименованию. Этот коэф-

фициент хорошо согласуется и с коэффициентами унификации. Это

одна сторона технологичности.

Художественно-конструкторская разработка техно-

логического оборудования и аппаратуры представляет в настоящее

время, как правило, разработку не единичных моделей, а систем мо-

дификаций на основе базовой модели - типоразмерных рядов од-

нородных конструкций. В этом смысле чрезвычайно важно выявить

какие-то формообразующие и несущие элементы формы, которые

могут быть заимствованы от модели к модели и, представлять собой

типовые решения для данной системы конструкций, они же могут

обеспечивать и стилевое единство всей системы модификации.

Ввиду того что заимствованные элементы, как правило, уже освое-

ны производством, отработаны с точки зрения технологии, обеспе-

чены оснасткой и т. п., степень заимствования (преемственности)

92

художественно-конструкторского решения является одним из важ-

ных «показателей его технологичности. Показателем в этом случае

может служить коэффициент заимствования

Кзаим = Nзаим : [ Σ N - (Nвсп + Nп.с + Nн.с)],

где Nзаим - число формообразующих или несущих элементов формы,

заимствованных из других модификаций; Nп.c - число покупных

стандартных элементов; Nн.с - число покупных нестандартных эле-

ментов.

Существенное значение имеет для характеристики техноло-

гичности и показатель повторяемости формообразующих элементов

Кповт = N : Nп,

где N - общее число формообразующих и несущих элементов; Nп

- общее число наименований (типоразмеров) формообразующих и

несущих элементов.

Объединяя разные по размерам и конфигурации элемен-

ты в единые типоразмеры, художник-конструктор улучшает техно-

логичность конструкции.

Для полноты оценки технологичности художественно-конст-

рукторского решения в случае создания унифицированных кон-

струкций необходимо определить еще один важный показатель -

коэффициент, характеризующий степень применяемости при

формообразовании унифицированных элементов:

Куниф = Nуниф : [ Σ N - (Nвсп + Nп.с + Nн.с)],

где Nуниф – общее число унифицированных формообразующих и кон-

структивных элементов в данной конструкции.

Изложенное выше позволяет наметить основные пути повы-

шения технологичности художественно-конструкторских решений:

изъятие из конструкции ненужных формообразующих и несущих

элементов формы; уменьшение числа наименований (типоразмеров)

элементов формы; использование при формообразовании элементов

и материалов, уже освоенных в производстве; стандартизация и уни-

фикация формообразующих и несущих элементов формы.

Вторым основным показателем технологичности художест-

венно-конструкторских решений является степень сложности изго-

93

товления конструктивных и формообразующих элементов. Всякий

элемент, образующий форму, может в этом смысле характеризовать-

ся двумя критериями.

Первым критерием является особенность материала несущих

формообразующих элементов. Материал должен хорошо обрабаты-

ваться принятыми технологическими способами и сохранять требуе-

мые художественно-конструкторские и конструктивно-

технологические качества в процессе эксплуатации. Изыскание но-

вых, более совершенных материалов и является, таким образом, од-

ним из путей повышения технологичности конструкций. При этом

должны учитываться стоимость и дефицитность материала.

Вторым критерием являются размеры и конфигурация эле-

ментов. Сложность конфигурации поверхностей формы изделия яв-

ляется одним из важнейших показателей технологичности художест-

венно-конструкторского решения. Наилучшими с точки зрения тех-

нологичности должны считаться формы, образованные простыми

поверхностями (элементами с простой конфигурацией). Для просто-

ты оценки этого показателя можно классифицировать все элементы

следующим образом.

1) Простые элементы формы (изготовляемые из заготовок

методом холодной штамповки, плоские и гнутые формообразующие

элементы). Элементы этой группы можно считать наиболее техноло-

гичными для построения формообразующих элементов.

2) Круглые элементы формы (изготавливаемые из заготовок

холодной высадкой). Элементы этой группы считаются технологич-

ными, процессы изготовления этих элементов легко поддаются авто-

матизации. Однако элементы этой группы практически не применя-

ются при формообразовании оборудования.

3) Элементы формы сложной конфигурации (формообра-

зующие элементы из профильного проката или изготовленные лить-

ем). Полученные таким путем элементы обычно требуют дополни-

тельной обработки или сложной оснастки при изготовлении, но раз-

меры их достаточно точные, а конструктивная сложность формы вы-

сокая, что позволяет создавать интересные художественно-

конструкторские решения. Таким образом, эти элементы можно счи-

тать технологичными. Значительные затраты на технологическую

оснастку окупаются с увеличением серийности изготовления обору-

дования и аппаратуры.

94

4) Специальные поверхности (поверхности «космических»

форм), характеризующиеся наименьшей технологичностью.

Но наличием тех или иных поверхностей (по указанным

группам) и построением корпусов оборудования и аппаратуры из

элементов поверхностей, обладающих наивысшей технологичностью

(пп. 1, 2 и 3), еще не определяется технологичность художественно-

конструкторской разработки. Могут иметь место и такие художест-

венно-конструкторские решения формы, когда она, будучи в целом

визуально проста, на самом деле по конструктивно-

технологическому решению представляет собой достаточно сложное

решение. Это случается тогда, когда в погоне за чисто внешней ла-

коничностью форм, ее пропорциональностью забывают о логичной

связи эстетических и функциональных зависимостей в дизайне.

Таким образом, третьим критерием этого показателя техно-

логичности конструкции является конструктивное оформление от-

дельных конструктивных и формообразующих элементов. Этот кри-

терий технологичности необходимо особо учитывать потому, что в

процессе конкретной обработки поверхности (пусть даже идеально

технологичной с точки зрения рассмотренных выше критериев) воз-

никает множество факторов, так или иначе влияющих на техноло-

гичность изделия. Этими факторами являются: степень свободы дос-

тупа инструмента к обрабатываемой поверхности (степень удобства

обработки); размеры обрабатываемой поверхности; степень требуе-

мой шероховатости обработанной поверхности; количество формо-

образующих поверхностей, подвергаемых одинаковой обработке;

нанесение на поверхности рельефа, рисунков, надписей, декоратив-

ное решение поверхностей.

Можно сказать, что каждый из этих факторов выражает тех-

нологические достоинства художественно-конструкторского реше-

ния. Таким образом, для достижения технологичности художествен-

но-конструкторского решения художник-конструктор должен решать

следующие задачи оптимизации второго показателя: выбрать техно-

логичные конструкционные и отделочные материалы; решать форму

изделий простыми (в смысле технологического и конструктивного

оформления) поверхностями; выбрать наиболее рациональные тех-

нологические способы изготовления конструктивных и формообра-

зующих элементов; оптимальные способы декоративной отделки

элементов формы.

95

Третьим основным показателем степени технологичности

художественно-конструкторского решения является сложность сбор-

ки формы.

При оценке этого показателя весьма существенной является

степень расчлененности формы на сборочные единицы:

Ксб = Nу : N,

где N - общее число формообразующих и конструктивных элементов

формы; Nу - общее число законченных сборочных узлов (единиц)

конструкции.

Чем больше законченных сборочных узлов (единиц) в конст-

рукции, тем меньшая доля сборочных работ будет выполняться ква-

лифицированными сборщиками. Это же является одновременно и

предпосылкой к агрегатированию конструкции.

Другим критерием сложности сборки может служить коэф-

фициент трудоемкости сборки формы:

К т.сб = (ΣNc tc + ΣNф tф ) : Тi,

где Nc – количество комплектующих узлов, подлежащих сборке; Nф –

количество конструктивных и формообразующих элементов, подле-

жащих сборке; tc – норма времени на сборку одного узла; tф - норма

времени на сборку конструктивных и формообразующих элементов;

Тi – общая трудоемкость изготовления художественно-

конструкторского аналога или прототипа.

Рассматривая вопрос сложности сборки формы, художник-

конструктор в первую очередь должен обратить внимание на способ

соединения конструктивных и формообразующих элементов. Он

может выбрать разъемные или неразъемные соединения в зависимо-

сти от принятого способа конструктивного решения каркаса обору-

дования.

Из множества существующих способов соединения элемен-

тов формы, можно выделить следующие прогрессивные способы:

контактная точечная сварка; склеивание; контактная точечная сварка

по клею (клеесварные соединения).

Точечная сварка при всех положительных качествах имеет

существенный недостаток — исключается возможность электрохи-

мической обработки сварных элементов из-за трудоемкости удале-

96

ния электролита из-под нахлеста соединения. Оставшийся электро-

лит способствует появлению очагов коррозии в месте соединения.

Выполненные способом склеивания соединения, обладая вы-

сокой герметичностью и чистотой, имеют существенный недоста-

ток— хрупкость клеевого шва.

Объединение двух процессов — контактной точечной сварки

и склеивания дает возможность получать клеесварные соединения,

сочетающие в себе положительные свойства указанных выше спосо-

бов. Прочность соединения при этом значительно возрастает.

Все шире развиваются следующие пути повышения техноло-

гичности при формообразовании: изготовление кожухов, крышек и

других формообразующих элементов оборудования и аппаратуры из

пластмасс, применение клеевых и клеесварных неразъемных соеди-

нений при построении элементов формы, применение сложного про-

фильного проката как конструктивного материала, выполняющего

одновременно и декоративную функцию. Широкое использование

электрохимических способов декоративной обработки металлов,

применяемых для формообразующих элементов, дальнейшее разви-

тие фотохимических методов изготовления панелей и других эле-

ментов оборудования.

Качество художественно-конструкторского решения зависит

от многих факторов современной технологии, знание и учет которых

приближают художественно-конструкторское решение к требовани-

ям современного производства, делают его реальным и обоснован-

ным.

13. ОБРАБОТКА И ОТДЕЛКА ФОРМООБРАЗУЮЩИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ

Для создания высококачественного оборудования необходи-

мо учитывать требования к обработке и отделке формообразующих

поверхностей, цветового решения, принципов выбора рациональных

декоративных и отделочных материалов.

Цветовое решение является одним из основных средств ком-

позиции формы оборудования. После выбора цветовых схем, исходя

из закономерностей композиционного решения на проектных стади-

ях, главное значение приобретает определение декоративных и отде-

лочных материалов, способов их нанесения и требований к ним. Вы-

97

бор и применение отделочных материалов при художественном кон-

струировании определяется их ролью в композиционном решении

формы оборудования и требованиями эксплуатации, предъявляемы-

ми к ним. Пластмассы, лакокрасочные и металлические покрытия,

обивочные и облицовочные материалы должны при этом не только

отвечать комплексу требований, определяющих их эстетические,

технологические и эксплуатационные свойства, но и быть экономи-

чески целесообразными (по дефицитности и стоимости). Выбор тех

или иных отделочных материалов и способов их применения необ-

ходимо начинать со стадии эскизного проектирования и отмечать

уже в эскизном художественно-конструкторском проекте.

В художественном конструировании оборудования элек-

тронного машиностроения находят применение три основных спосо-

ба декоративной отделки: отделка металлическими покрытиями, от-

делка лакокрасочными покрытиями, отделка облицовочными и оби-

вочными материалами.

Из большого разнообразия методов металлических покрытий

для декоративной отделки наиболее широко применяются гальвани-

ческий и химический методы. Металлические покрытия получили

распространение при отделке наружных элементов оборудования и

аппаратуры, таких как ручки, обрамления, кнопки и т. п. Наиболее

распространенными видами гальванических покрытий для декора-

тивной отделки являются покрытия никелем, хромом, оксидными

пленками. Для декоративной отделки алюминиевых лицевых пане-

лей оборудования используют эматаль-пленки (отделка прозрачным

оксидным покрытием). Эматаль-покрытия хорошо противостоят ис-

тиранию и сообщают алюминию высокую коррозионную и химиче-

скую стойкость. Эматаль-пленка выдерживает резкие изменения

температуры и не повреждается при нагревании. Толщина пленки

6— 8 мкм. Для получения эматаль-пленки применяется обычное

оборудование для гальванических процессов - ванны, сушильные

шкафы и т. п. В зависимости от применяемых составов сплавов и ус-

ловий эматалирования эматаль-пленки могут быть белыми или раз-

личных оттенков белого цвета. Эматалированные алюминиевые па-

нели хорошо сочетаются с лакокрасочными покрытиями и деревом.

Для отделки формообразующих конструкций оборудования приме-

няются в основном лакокрасочные покрытия.

Лакокрасочные покрытия классифицируются по материалам

покрытия, внешнему виду поверхности (классу покрытия), условиям

98

эксплуатации (группе покрытия). В электронном машиностроении

используется большое разнообразие эмалей, лаков и красок для ла-

кокрасочных покрытий.

Решающее значение в обеспечении качества отделки техно-

логического оборудования или аппаратуры имеет рациональный вы-

бор и правильность соблюдения технологических процессов при об-

работке лакокрасочными покрытиями по тому или иному классу, а в

самом технологическом процессе — качество подготовки поверхно-

стей под отделку. Типовой технологический процесс нанесения ла-

кокрасочных покрытий состоит из четырех основных стадий: подго-

товка поверхности под отделку, грунтование и шпатлевание, нанесе-

ние лакокрасочного покрытия, сушка покрытия. Формообразующие

поверхности оборудования перед покраской подвергаются грунтова-

нию и шпатлеванию. Вообще необходимость грунтования и шпатле-

вания определяется требованием к качеству покрытия, материалом

конструкции и т. п. Так, например, обязательному грунтованию и

шпатлеванию подвергаются каркасы оборудования, изготовленные

из тонколистового профильного проката или штампованных элемен-

тов, а также каркасы, изготовленные методом литья.

Формообразующие элементы (панели, крышки, обшивки,

кожухи) можно покрывать и без грунта, непосредственно по металлу,

после подготовки поверхности, но, как правило, их также грунтуют

для улучшения адгезии лакокрасочного покрытия. Слой грунта под

покрытие должен быть равномерным, сплошным, должны отсутство-

вать неприкрашенные места, подтеки и пузыри.

Операция шпатлевания применяется для выравнивания за-

грунтованной поверхности перед покрытием при отделке. Количест-

во слоев шпатлевки определяется классом покрытия. Шпатлевание

производится по мере надобности в зависимости от состояния по-

верхности, с увеличением слоя шпатлевки ухудшается качество от-

делки поверхностей.

В зависимости от конфигурации поверхностей, размеров,

рода материала, степени загрязнения и других факторов может быть

применен механический или химический способ очистки поверхно-

сти.

Для штампованных формообразующих поверхностей обору-

дования, различных размеров и конфигураций (крышек, обшивок,

кожухов), применяют обычно химический способ очистки — травле-

99

ние в растворе фосфорной кислоты и обезжиривание (горячими ще-

лочными растворами или органическими растворителями).

Для литых формообразующих конструкций — опор, станин

и т. п. применяют механический способ очистки – дробеструйную

обработку, очистку стальными щетками и т. п.

Поверхность литых элементов, поступающих в цех лакокра-

сочных покрытий, должна быть полностью очищена от остатков

формовочной и стержневой смеси, пригара, заливов, литников и т. п.

Местные дефекты на отлитых поверхностях в виде раковин,

вмятин, забоин и т. п. заваривают, заливают эпоксидным компаун-

дом или зачищают заподлицо с основной поверхностью. Как видно,

техпроцесс отделки литых деталей достаточно сложен и обладает

большой трудоемкостью в основном из-за сложности предваритель-

ной подготовки поверхностей, поэтому необходимо стремиться к

максимальному использованию, в качестве формообразующих эле-

ментов оборудования, точного литья (например, в кокиль) без до-

полнительной механической обработки. Применение литья с боль-

шими объемами механической обработки приводит к значительному

увеличению трудоемкости изготовления оборудования.

Применяя литые формообразующие элементы оборудования,

следует помнить, что даже при высоком качестве подготовки по-

верхности не удается достигнуть высокого качества отделки. При

покрытии литых формообразующих элементов допускаются значи-

тельные дефекты поверхности, на которых могут быть видны следы

заварки, риски, следы зачистки. Большие тяжеловесные опоры пуль-

тов имеют значительные литые поверхности, отличающиеся низким

качеством. Необходимо в каждом конкретном случае проектирова-

ния тщательно изучать особенности применения литых формообра-

зующих конструкций.

Непосредственный процесс нанесения лакокрасочных мате-

риалов на загрунтованную и зашпатлеванную поверхность завершает

отделку. Количество слоев нанесения лакокрасочного покрытия оп-

ределяется условиями эксплуатации и классом отделки. Методы на-

несения лакокрасочных покрытий выбираются в зависимости от се-

рийности производства, размеров и конфигураций элементов и при-

меняемых лакокрасочных материалов. Могут применяться следую-

щие методы нанесения лакокрасочных покрытий: окраска пневмати-

ческим распылением (пульверизацией), окраска распылением в элек-

трическом поле, окраска окунанием и поливом, окраска струйным

100

поливом, окраска безвоздушным распылением под большим давле-

нием с подогревом.

Каждым из этих методов имеет свои достоинства и недос-

татки при отделке различных изделий, каждый из них может быть

механизирован или автоматизирован в зависимости от серийности

производства. Наиболее широкое распространение при отделке тех-

нологического оборудования и аппаратуры получили первые два ме-

тода.

При применении метода окраски пневматическим распыле-

нием используют пульверизационные установки, распылительные

камеры, моющие камеры, сушильные шкафы с автоматической регу-

лировкой температуры и всевозможную оргтехоснастку.

При применении метода окраски распылением в электриче-

ском поле камеры окраски и вспомогательное оборудование анало-

гичны применяемому в первом случае.

Очень важным вопросом при мелкосерийном и серийном

производстве технологического оборудования является обеспечение

высокой однотонности окраски разъемных формообразующих эле-

ментов и сборочных единиц, имеющих одинаковое цветовое реше-

ние. Для устранения разнотонности формообразующих элементов и

сборочных единиц, при их различном (во времени) поступлении в

производство, в комплект конструкторской документации вводится

специальный документ «карта комплектной окраски». В карте груп-

пируются формообразующие элементы с одинаковым видом покры-

тия. Карту комплектной окраски разрабатывает конструкторское

подразделение, ведущее выпуск рабочей документации, и утвержда-

ет подразделение технической эстетики. Карта комплектной окраски

вводится в документацию после изготовления опытного образца (при

корректировке конструкторской документации перед предъявлением

документации государственной комиссии). Для комплектов оборудо-

вания, карта комплектной окраски выпускается на каждое изделие

комплекта.

Отделка декоративными облицовочными материалами также

широко используется в художественном конструировании техноло-

гического оборудования и для создания определенных цветовых ре-

шений и, что особенно важно, как средство конструктивно-

технологической и эргономической оптимизации рабочих мест.

Облицовочные материалы применяются для облицовки сто-

лешниц монтажно-сборочного, эпитаксиального, контрольно-

101

измерительного и испытательного оборудования, причем примене-

ние того или иного облицовочного материала определяется не только

композиционными особенностями, но и требованиями технологиче-

ской гигиены для данных условий эксплуатации и требованиями эр-

гономики для тех или иных видов операций. Декоративный бумаж-

но-слоистый пластик наиболее распространенный облицовочный ма-

териал. Он характеризуется высокой прочностью к истиранию, к за-

грязнениям, незначительным водопоглощением. Свои декоративные

качества сохраняет в течение 3—3,5 лет. Разнообразие расцветок и

рисунков и высокое качество поверхности позволяют широко ис-

пользовать его для различных композиционных решений.

Наиболее широко он применяется для отделки рабочих сто-

лешниц технологического оборудования и поверхностей пультов и

стендов контрольно-измерительного оборудования. Имеют случаи

отделки слоистым пластиком и общих формообразующих элементов

оборудования. Декоративным бумажно-слоистым пластиком обли-

цовываются как деревянные, так и металлические поверхности. Кре-

пление листов возможно выполнять двумя способами: механическим

(шурупами, гвоздями или при помощи различных раскладок) и клее-

вым (каучуковые контактные клеи, мочевино-формальдегидные и

поливинилацетатные).

Для обработки торцовых кромок рекомендуется применять

специальные профили из пластмассы, алюминия, нержавеющей ста-

ли и твердых пород дерева. Для изготовления декоративных элемен-

тов оборудования (обрамлений, декоративных элементов лицевых

панелей) широко используется блочный полистирол. Можно широко

использовать возможности литья из полистирола и для получения

целых панелей с мелким рельефом.

Панели могут изготавливаться не только из ударопрочного

полистирола различных цветов, но и из других пластмасс. Наружная

поверхность панели имеет при этом мелкий рельеф в виде рифлений

в горизонтальном или вертикальном направлении, которые зритель-

но могут увеличивать размеры панели по ширине или высоте.

Эффективным приемом декоративного решения пластмассо-

вых панелей является сочетание различных видов отделки поверхно-

сти панели: сочетание плоскостей, имеющих гладкую или матовую

поверхность, с плоскостями (или отдельными их элементами),

имеющими фактурную или глянцевую поверхность.

102

Полистирол широко применяется также для изготовления

декоративных вентиляционных или формообразующих решеток.

Применение таких элементов позволяет найти новые композицион-

ные решения формы.

Для рабочих столешниц различных видов технологического

оборудования могут применяться поливинилхлорид (облицовочные

плиты и листы) и облицовочный листовой стеклопластик.

В будущем найдут применение обивочные искусственные

пленки и кожи с высокими декоративными и защитными свойствами

для покрытия целых формообразующих конструкций оборудования

и аппаратуры. В условиях повышающихся требований электроваку-

умной гигиены это, безусловно, можно считать перспективным на-

правлением в декоративной отделке оборудования электронного ма-

шиностроения. Можно считать перспективным и изготовление неко-

торых формообразующих конструкций (крышек, кожухов и т. п.) це-

ликом из ударопрочных пластмасс. Это потребует серьезных техно-

логических разработок и поисков экономически целесообразных ре-

шений.

14. ОСОБЕННОСТИ ХУДОЖЕСТВЕННОГО

КОНСТРУИРОВАНИЯ КОМПЛЕКТОВ

И ЛИНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ

Электронное машиностроение переходит в настоящее время

от индивидуальных решений к созданию автоматизированных линий

и комплектов оборудования. Сам характер технологических процес-

сов в электронной промышленности, представляющих собой систему

последовательных операций по сварке, сборке, химической обработ-

ке и т. п., обусловливает разработку линий оборудования, обладаю-

щего типовыми эргономическими и художественно-

конструкторскими характеристиками, типовыми компоновочными и

конструктивно-технологическими решениями.

Художественно-конструкторское решение линий и комплек-

тов оборудования логично вытекает из существа содержания техно-

логического процесса как функционального целого.

Проектирование линий и комплектов оборудования базиру-

ется прежде всего на типовых функциональных решениях и типовых

размерных построениях конструкции оборудования, как внутри себя,

103

так и внутри всего многообразия конструкций данного вида - внутри

типажа данных конструкций.

Таким образом, в основе комплексного проектирования ли-

ний и комплектов оборудования лежит разработка рационального

размерно-параметрического ряда.

Размерно-параметрический ряд является теоретически обос-

нованной совокупностью внутренних и внешних параметров обору-

дования, взаимно и согласованно расположенных в порядке количе-

ственного возрастания (или качественного преобладания). Под внут-

ренними параметрами здесь понимаются основные технические ха-

рактеристики конструкций: точность, производительность и т. п., а

под внешними — габаритные и присоединительные размеры, худо-

жественно-конструкторские особенности решения и т. п.

Процесс построения оптимального размерно-

параметрического ряда можно разделить на этапы: выбор номенкла-

туры основных параметров изделий для построения размерно-

параметрического ряда; выбор диапазона параметрического ряда;

выбор характера градации размерно-параметрического ряда; выбор

оптимальной густоты градаций ряда. Все эти этапы имеют решаю-

щее значение для создания типажей конструкций. При художествен-

но-конструкторской разработке линий и комплектов оборудования

основное значение имеет создание размерных рядов внешних пара-

метров оборудования, которые должны быть взаимосвязаны в линии

или комплекте.

Первое место занимает установление размерной градации

внешних параметров и установление оптимальной густоты ряда, что

особенно важно и для художественно-конструкторского решения

формы.

При размерном решении формы в художественном конст-

руировании могут применяться в принципе две системы размерных

построений: система предпочтительных чисел и модульная система,

основанная на принципах арифметической прогрессии. Согласно ре-

комендациям Международной организации по стандартизации ISO

РЗ и Р17 при выборе характера градаций параметрического ряда сле-

дует отдавать предпочтение градации по системе предпочтительных

чисел. В настоящее время большинство параметрических рядов из-

делий машиностроения строится на основе предпочтительных чисел.

Ряды, построенные на основе предпочтительных чисел,

должны отвечать следующим требованиям:

104

1) представлять собой рациональную -систему градации чи-

сел, отвечающих потребностям производства и эксплуатации;

2) быть бесконечными как в сторону больших, так и в сторо-

ну малых величин, т. е. допускать неограниченное увеличение или

уменьшение параметров;

3) включать все последовательные десятичные увеличения и

уменьшения каждого числа ряда;

4) быть простыми и легко запоминающимися.

Системы предпочтительных чисел, применяемые в проекти-

ровании, представляют собой геометрические ряды, сохраняющие

одинаковую разность между любыми смежными членами ряда. Это

важное в проектировании свойство объясняется тем, что в геометри-

ческой прогрессии отношение двух смежных членов ряда всегда рав-

но постоянной для данного ряда величине — знаменателю прогрес-

сии.

Ряды предпочтительных чисел представляют собой десятич-

ные ряды геометрической прогрессии со знаменателями. При проек-

тировании допускается применять производные ряды, получаемые из

основного, или дополнительного путем отбора каждого 2, 3, 4, или n-

го числа основного или дополнительного ряда. В машиностроении

между величинами, составляющими геометрические ряды, часто

встречается зависимость вида

Аn = К ∙ Сnm,

где Аn и Сn – соответствующие значения nί членов ряда; К – постоян-

ный коэффициент; m – показатель степени.

Такой зависимостью связываются линейные (габаритные и

присоединительные) размеры машин с их объемами, площадями, ве-

сами, мощностью и т.д. Последующие члены того и другого ряда

связаны между собой равенством

Аn φА = К ∙ (Сn φс ) m,

где φА и φс m

– соответственно знаменатели прогрессии обоих рядов.

Если разделить второе выражение на первое, то получим:

φА = φс m.

105

Величины, составляющие геометрические ряды, связаны

степенной зависимостью, и знаменатели прогрессии этих рядов свя-

заны той же зависимостью. Это положение позволяет строить ряды

взаимосогласованных параметров. Применение предпочтительных

чисел при назначении линейных размеров оборудования имеет ряд

особенностей.

При выборе размеров предпочтение должно отдаваться чис-

лам из рядов с более крупной градацией, т. е. ряд R5 следует предпо-

честь ряду R10, ряд R10 — ряду R20, ряд R20 — ряду R40. Наилуч-

ших результатов при конструировании можно достигнуть, устанав-

ливая размеры только по определенному ряду, так как в этом случае

наиболее эффективно используются свойства предпочтительных чи-

сел.

Следует учитывать, однако, что выбор одних размеров мо-

жет исключить возможность применения других, которые от них за-

висят. Это вытекает из того, что сумма предпочтительных чисел или

их разность, как правило, не является предпочтительным числом.

Это отрицательное свойство может быть преодолено при совместном

применении системы предпочтительных чисел и модульных систем,

основанных на принципах арифметических прогрессий. В архитек-

туре и технике существует целый ряд модульных систем. Нельзя

идеализировать ни один из способов гармонизации размерных рядов.

Модульные системы хотя и применяются довольно широко, но не

позволяют строить гармоничные ряды размеров оборудования по Н,

L и В (особенно при разработке линий, комплектов оборудования и

систем с децентрализованной компоновкой, со сложными условиями

сочетания габаритных и присоединительных размеров), так как такие

системы имеют относительную неравномерность ряда значений. При

постоянной абсолютной разности, относительная разность (в процен-

тах) между членами ряда уменьшается с возрастанием ряда. Ни одна

модульная система, система гармонизации, не может применяться

без учета функции, конструкции, технологии, назначения изделия,

композиционного замысла и т. д. Только после изучения этих факто-

ров можно рассчитывать на создание действительно качественной

конструкции, гармонизированной объемно-пространственной струк-

туры. Оптимальное построение размерного ряда и гармонизация его

значений являются главной и основной задачей художника-

конструктора в процессе разработки линий и комплектов оборудова-

ния и последующей разработки типажа конструкций. Решение этой

106

задачи приведет к гармонизации художественно-конструкторских

параметров технологического оборудования. В машиностроении

применяется несколько видов рядов. Размерно-параметрический ряд

конструкций должен соответствовать следующим основным требо-

ваниям: дискретные значения ряда должны соответствовать системе

предпочтительных чисел (для обозначения внутренних параметров) и

нормальным линейным размерам (для обозначения внешних пара-

метров); дискретные значения ряда должны быть кратными модулю

20 мм; дискретные значения ряда должны обеспечивать построение

рациональных художественно-конструкторских объемов при компо-

новке; значения ряда должны образовывать при своих сочетаниях

пропорциональные соотношения; дискретные значения ряда должны

обеспечивать построение нормальных рабочих зон в соответствии с

требованиями эргономики; количественные характеристики ряда

должны позволять составлять оптимальные художественно-

конструкторские решения оборудования данного вида и т. п. Приме-

нение рядов предпочтительных чисел особенно эффектно для гармо-

низации комплекса изделий, составляющих комплект, линию или

систему различных устройств. Разрабатывая размерно-

параметрический ряд, чрезвычайно важно установить как размерный

модуль (основание) ряда — элементарный размер, принятый за ис-

ходный при размерном построении конструкций, так и конструктив-

ный модуль ряда (элементарный конструктивный элемент), харак-

терный для всех конструкций данной системы. Система конструкций

может считаться оптимальной в том случае, если размерный и конст-

руктивный модули совпадают в одной элементарной конструкции

системы, образуя размерно-конструктивный модуль. Но выбор раз-

мерного и конструктивного модуля может и не совпадать. Если сис-

тема конструкций должна обладать только одним размерным моду-

лем, что будет обеспечивать различные сочетания, сочленения и

взаимозаменяемость конструкций в типаже, то конструктивных мо-

дулей (своеобразных элементарных конструкций в системе) может

быть несколько. Размерно-конструктивный модуль всей системы

может быть формально установлен по наибольшему количеству свя-

зей с другими элементами системы.

При проектировании комплектов и линий оборудования воз-

никают и своеобразные композиционные проблемы, отличные от

композиционных вопросов, возникающих при проектировании от-

дельных моделей оборудования.

107

Разрабатывая комплекты и линии художник-конструктор

сталкивается со сложной задачей проектирования композиционных

ансамблей, при построении которых необходимо одновременно ре-

шать задачи глубинно-пространственной композиции (композицион-

ное решение всего комплекта или линии и увязкой их с производст-

венным интерьером), объемной композицией (композиционное ре-

шение отдельных единиц оборудования, входящих в комплект или

линию) и плоской композицией (композиционное решение информа-

ционных панелей и панелей управления).

Решение вопросов глубинно-пространственной композиции

представляет при этом наибольшую сложность, так как наряду с ре-

шением чисто эстетических задач необходимо обеспечивать опти-

мальные технологические маршруты обрабатываемого изделия,

кратчайшие линии коммутации оборудования между собой и т. п.

Необходимо решать и эргономические проблемы — удобство груп-

повой эксплуатации оборудования, удобство профилактического об-

служивания оборудования и т. п. Наилучшее решение получится,

если непосредственной композиционной проработке предшествует

планировочное решение комплекта. Разработка планировочного ре-

шения сложного комплекта невозможна без глубокого эргономиче-

ского анализа связей в комплекте. Проводя такой анализ, стремятся,

предварительно распределяя функции между оператором и оборудо-

ванием на всех основных технологических операциях, пространст-

венно разнести виды оборудования, которые выполняют функции без

участия оператора, от тех видов оборудования, с которым оператор

непосредственно контактирует. Такое пространственное разнесение

резко упрощает планировочное решение, делает более логичными

эргономические и композиционные связи в комплекте. Определяется

ряд зон: оперативного обслуживания; профилактического обслужи-

вания; движения полуфабрикатов и т. п. Эти зоны, намеченные с

учетом предполагаемых связей и последовательности действий опе-

ратора, и определяют общую структуру планировки комплекта или

линии. Дальнейшая разработка планировочного решения проводится

внутри обозначенных функциональных зон. Границы зон и их кон-

фигурация могут корректироваться. Разработку планировочного ре-

шения проводят либо макетным, либо темплетным методом.

При последующей художественно-конструкторской разра-

ботке линий и комплектов основная задача — обеспечить однотип-

ность компоновочного решения оборудования одного вида; эргоно-

108

мического решения рабочих мест в оборудовании со сходными опе-

рациями и композиционного решения основных объемов оборудова-

ния и т. п.

Процесс художественного конструирования ряда машин (ли-

нии или комплекта) выливается в процесс последовательно-

параллельной проработки каждой единицы оборудования и всех ма-

шин, входящих в линию (комплект), что дает возможность обеспе-

чить стилевое единство всего комплекта, а также облегчает поиск

наиболее выразительной в художественно-конструкторском отноше-

нии формы каждой единицы. Унификация формообразующих и не-

сущих элементов конструкций и выбор типовых приемов компонов-

ки для однородного оборудования — необходимое условие проекти-

рования линий и комплектов оборудования, которое приводит к ком-

позиционному единству оборудования. Этим решается и еще один

главный вопрос — нахождение единого конструктивно-

технологического решения стыков, сопряжений, сочленений при по-

строении несущих и формообразующих элементов.

Ввиду того, что комплекты оборудования состоят из участ-

ков однородного оборудования, выполняющего законченную техно-

логическую функцию и размещающегося часто в различных произ-

водственных помещениях, нет смысла обязательно стремиться обес-

печить стилевое единство больших комплектов, важно обеспечить

единство стиля в пределах участка однородного оборудования или

одной линии.

Унификация формообразующих и несущих элементов и вы-

бор типовых приемов компоновки (за счет чего в основном и может

быть обеспечен стиль) возможен лишь для однородного оборудова-

ния. При анализе аналогов и прототипов важно выявить неизменную

часть конструкции, которую возможно стандартизовать и провести

через все виды оборудования, входящего в комплект или линию.

Единое композиционное решение комплекта или линии оборудова-

ния позволяет найти правильное эргономическое решение рабочих

мест.

Прорабатывая линию или комплект оборудования, необхо-

димо, прежде проводить поиски вариантов всего комплекта в целом,

выполняя эскизы различных вариантов компоновочного и компози-

ционного решения всех единиц оборудования в одном масштабе, на

одном листе в ортогональных проекциях. Это позволяет стандарти-

зовать для всего комплекта габаритные размеры по высоте, длине и

109

ширине, увязать присоединительные размеры, найти единую законо-

мерность метроритмического членения формообразующих конст-

рукций (крышек, обшивок, панелей и т. п.), их пропорции. Лишь

проведя такую общую, предварительную отработку компоновочного

и композиционного решения комплекта и остановившись на выборе

1—2 вариантов, целесообразно переходить к более тщательному ху-

дожественно-конструкторскому решению отдельных единиц, входя-

щих в комплект, постоянно, увязывая отдельные решения с общим

решением комплекта (или линии), найденным ранее.

15. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ХУДОЖЕСТВЕННО-

КОНСТРУКТОРСКОГО ТИПАЖА

На технико-экономические показатели проектирования и

производства влияет отсутствие однотипности аналогичных видов и

неоправданное многообразие номенклатуры технологического обо-

рудования.

Причиной медленного устранения большего количества ти-

пов и упорядочения номенклатуры является отсутствие общих мето-

дических принципов создания научно обоснованной системы типо-

вых конструкций — типажа. Этот вопрос решается широкой унифи-

кацией узлов и деталей машин в процессе проектирования, развити-

ем агрегатирования. Широко развивается унификация электрических

и механических деталей и узлов машин (источников питания, преоб-

разователей сигналов, редукторов, насосов, узлов передач и т. п.). В

то же время при высоком уровне унификации и стандартизации ком-

плектующих деталей и узлов имеется для многих видов, близких по

своему назначению и технико-экономическим показателям машин,

необоснованно различные компоновочные и конструктивно-

технологические решения, разнообразные габаритные и присоедини-

тельные размеры и, следовательно, разнообразные художественно-

конструкторские решения. Это происходит из-за недостаточного

внимания, которое уделяется типизации формообразующих элемен-

тов конструкций машин (станин, каркасов, кожухов, крышек, обши-

вок, дверец и т. п.). Несущих и формообразующих элементов конст-

рукций выпускается большое количество, они трудоемки и металло-

емки в процессе производства и их типизация по конструкциям, раз-

мерам и формам даст ощутимый экономический эффект. Типизация

110

этих конструкций тем более целесообразна, что, как показывает

практика проектирования, наиболее динамичной в своем развитии

является активная часть оборудования, а более статичной — конст-

руктивная часть, обеспечивающая неизменность положения в про-

странстве и на плоскости элементов активной части и определяющая

художественно-конструкторское решение оборудования в целом.

Под активной частью оборудования понимается совокупность меха-

низмов и других функциональных узлов, непосредственно обеспечи-

вающих выполнение данной технологической операции. С этой точ-

ки зрения типизация конструктивной части (т. е. несущих и формо-

образующих конструкций) позволит при осуществлении новых тех-

нологических процессов и новых функциональных принципов обес-

печивать преемственность художественно-конструкторских решений

за счет стабильности художественно-конструкторского решения.

При минимальных затратах на разработку типовых художе-

ственно-конструкторских решений может быть получена значитель-

ная экономическая эффективность в процессе проектирования (за

счет применения при проектировании типовых решений) и в процес-

се производства (за счет применения типовой оснастки и типовых

технологических процессов). Габаритные и присоединительные раз-

меры оборудования влияют на использование дорогих производст-

венных площадей, а однотипность его компоновки на повышение

ремонтопригодности оборудования и облегчения его эксплуатации.

Разработка типажа должна преследовать не только создание

оборудования с преемственностью технических параметров (мощно-

сти, производительности, точности и т. п.), т.е. создание гаммы обо-

рудования, объединенного по своему функциональному назначению

внутри видов, но и, что особенно важно в условиях серийного произ-

водства, создание типовых решений с преемственностью конструк-

тивно-технологических и художественно-конструкторских особен-

ностей конструкций (создание типовых решений каркасов, станин,

крышек, кожухов, обшивок, применение типовых цветовых схем ок-

раски, компоновочных и композиционных решений и т. п.).

Типаж — теоретически обоснованная совокупность конст-

рукций однородного оборудования, объединенных общностью на-

значения и имеющих прогрессивную преемственность основных

конструктивно-технологических и художественно-конструкторских

характеристик, учитывающих существующую и перспективную по-

требность.

111

Однородная группа (тип оборудования)—

классификационное подразделение оборудования, сходного по на-

значению, принципу действия, конструктивно-технологическому

решению и т. п.

Из рассмотрения основных определений видны некоторые

методические принципы построения типажа конструкций оборудо-

вания.

Системный подход к проектированию (который мы предпо-

лагаем при построении типажа) может дать только рассмотрение со-

вокупности параметров, признаков и решений.

Все это говорит о том, что в основе построения научно-

обоснованного типажа лежит всесторонняя, подробная классифика-

ция конструкций оборудования по ряду признаков.

Получить такую систему классификаций можно лишь в ре-

зультате комплексного анализа оборудования, типаж которого необ-

ходимо разработать, и факторов, влияющих на выбор конструктив-

ных решений в процессе проектирования. Комплексный анализ даст

возможность установить и основные требования к проектируемому

типажу.

Первым методическим принципом построения типажа явля-

ется создание обширной системы классификации конструкций обо-

рудования.

Вторым необходимым условием построения типажа является

разработка размерно-параметрического ряда.

При построении единичных моделей технологического обо-

рудования процесс конструирования проводится обычно последова-

тельно, начиная с определения функциональной схемы оборудова-

ния, затем разрабатываются принципиальные электрические и кине-

матические схемы, по которым определяются необходимые состав-

ляющие узлы и блоки оборудования. Согласно электрическим и ки-

нематическим схемам узлов и блоков разрабатывается художествен-

но-конструкторское и конструктивно-технологическое решение обо-

рудования.

Процесс проектирования типажей имеет иную картину. При

художественно-конструкторской разработке типажей оборудования

чаще всего необходимо обеспечить опережающее развитие компоно-

вочных и композиционных решений, а также несущих конструкций

по отношению к разработке самих функциональных устройств обо-

рудования.

112

Это возможно при наличии оптимального размерно-

параметрического ряда, подробной классификации конструкций обо-

рудования данного вида и знаний тенденций его развития на бли-

жайшие 5-7 лет. Как правило, типаж данных конструкций оборудо-

вания может быть создан после определенного, достаточно большого

конструкторского задела, однако правомерен путь и «опережающе-

го» создания универсальных конструкций типажа на основе заранее

разработанного классификатора. При этом конструктивные элементы

системы должны предусматривать возможность осуществления гиб-

кой компоновки в реальном оборудовании в зависимости от кон-

кретных технических условий. Такой способ конструирования может

заканчиваться созданием соответствующего стандарта. Он позволяет

осуществлять предварительное изготовление типовых конструкций,

сокращает трудоемкость проектирования и производства, способст-

вует он и выработке единого стиля технологического оборудования.

Имея систему классификации конструкций и размерно-

параметрический ряд, можно по-разному подойти к построению ти-

пажа оборудования. Можно определить два принципиальных пути.

Первый - построение базового художественно-конструкторского и

конструктивно-технологического решения (базовой модели) и даль-

нейшее развертывание его в систему модификации по значениям

размерно-параметрического ряда. Второй – построение универсаль-

ных систем типовых конструктивных, компоновочных и формообра-

зующих элементов и дальнейшее построение художественно-

конструкторских модификаций путем комбинаторики из этих типо-

вых элементов в заранее разработанных компоновочных схемах. При

построении базовой модели чрезвычайно важно правильно выбрать

главный параметр, точнее, систему главных параметров (внутренних

и внешних).

Порядок работы по анализу и установлению оптимального

типажа на основе базовой модели может быть следующим. Устанав-

ливается диапазон наиболее часто встречающихся значений пара-

метров или их сочетаний в отдельных моделях оборудования. В пре-

делах установленных диапазонов выбираются конкретные значения

главных параметров в соответствии с рядами нормальных размеров

(или предпочтительных чисел). Производится синтез данного типажа

в соответствии с принятыми значениями отдельных параметров. На-

значается «базовая модель» и прогнозируются модификации типажа.

На заключительном этапе синтезированный (вновь созданный) типаж

113

сопоставляется с существующими конструкциями с целью установ-

ления границ применяемости данного типажа взамен существующих

конструкций оборудования и во вновь проектируемых конструкциях.

Компоновочное, художественно-конструкторское и конст-

руктивно-технологическое решение базовой модели наиболее просто

может быть определено с помощью методов систематизации пара-

метров. Методы систематизации решений, т. е. объединение их по

общим для них признакам в таблицы систематизации, позволяют ус-

тановить возможность повторного применения объектов системати-

зации при новом проектировании, а также выявить возможность их

унификации и стандартизации. Систематизируются решения в по-

рядке возрастания основного размера или параметра.

При анализе различных решений данного вида с помощью

методов систематизации чрезвычайно важно выявить неизменную

(или мало меняющуюся) часть конструкции. Ее необходимо по воз-

можности стандартизовать и принять за базу при построении базовой

модели. Художник-конструктор при этом особое внимание должен

уделить выявлению и стандартизации компоновки формы и формо-

образующих конструкций. Однако применение метода систематиза-

ции возможно лишь в том случае, если проектируемое оборудование

имеет глубокие аналоги и прототипы. В случае же проектирования

принципиально новых видов оборудования, что часто имеет место в

электронном машиностроении, выявить главные параметры для по-

строения размерно-параметрического ряда и создания базовой моде-

ли можно, применяя методы научного прогнозирования. В случае

прогнозирования должны быть выявлены две главные задачи: опре-

делены перспективные направления разработки данного оборудова-

ния; оценены значения параметров перспективного оборудования

(основные тенденции в развитии параметров).

Наилучшие результаты для решения этих задач дает вероят-

ностно-статистический подход и установление корреляционных свя-

зей между параметрами. Однако вероятностно-статистические мето-

ды предъявляют особые требования к исходной информации, по-

скольку в статистических данных могут быть допущены ошибки,

случайные данные и т. п. Необходимо при анализе обеспечивать

полноту, достоверность и однородность исходной информации.

Важное значение, для получения надежных результатов име-

ет форма представления статистических данных, предварительное

придание им вида, повышающего однородность исходной информа-

114

ции. При прогнозировании параметров типажа исходные данные

должны обладать рядом специфических свойств: должны быть ус-

тойчивы во времени; приведены к виду, удобному для сравнения:

обладать максимальной информативностью и т. п.

Перечисленным выше требованиям лучше всего удовлетво-

ряет информация в виде удельных характеристик, отношений пара-

метров. Например, мощность/рабочий объем, мощность/полезная

площадь, масса/общий объем, стоимость/мощность и т. п. Эти и не-

которые другие соотношения обладают большой стабильностью,

статистической устойчивостью и достоверностью. Если строить гра-

фические зависимости, можно ожидать тех или иных значений

удельных характеристик, которые будут определять технический

уровень оборудования данного вида. Тем самым можно прогнозиро-

вать значение параметров базовой модели и модификаций при по-

строении типажа.

При разработке художественно-конструкторского решения

базовой модели необходимо обеспечить характеристичность художе-

ственно-конструкторского решения; его стабильность, относитель-

ную независимость художественно-конструкторского решения.

Характеристичность художественно-конструкторского ре-

шения − наиболее полное выражение конструктивных, технологиче-

ских и эстетических показателей конструкции. При этом для каждой

базовой модели должно находиться и оптимально соответствовать ей

характерное композиционное, пропорциональное, пластическое и

цветовое решение, выбранное безусловно с учетом требований эрго-

номики. Этим самым обеспечивается стиль тайного типажа оборудо-

вания.

Стабильность художественно-конструкторского решения −

его неизменность при конструктивных модификациях и несущест-

венных технических усовершенствованиях оборудования. Это эсте-

тическая творческая ценность художественно-конструкторского ре-

шения. Важно, чтобы выбранное художественно-конструкторское

решение не связывало конструктора и не препятствовало внесению

изменений, улучшающих технические показатели на определенный

период существования типажа.

Относительная независимость − устойчивость выбранного

художественно-конструкторского решения от таких часто изменяе-

мых факторов, как технология изготовления приборов, принятая ме-

115

тодика расчета нормативных данных по массе, применяемых мате-

риалов и т.п.

При разработке базовых моделей машин стремятся осущест-

вить широкую внутриотраслевую и межотраслевую унификацию уз-

лов и агрегатов, осуществить широкую внутризаводскую унифика-

цию узлов и деталей собственного производства.

Создавая базовую модель, чаще всего стремятся применять

агрегатирование − создавать законченные базовые агрегаты: насосы,

электромеханические и гидравлические узлы, электрические блоки и

уже из них компоновать базовую модель на типовой несущей конст-

рукции (каркасе).

Агрегатирование представляет собой способ проектирова-

ния, основанный на геометрической и функциональной взаимозаме-

няемости отдельных агрегатов и узлов. Он основан на рациональном

членении изделия на агрегаты, каждый из которых выполняет опре-

деленную функцию и представляет собой конструктивно-

технологически законченное изделие, которое может быть использо-

вано при создании различных модификаций оборудования.

Основной задачей художника-конструктора является разра-

ботка типовой несущей конструкции (каркаса), позволяющей легко

развивать компоновочные варианты модели, одинаково оптимальные

с точки зрения пропорционального и метроритмического построе-

ния. При этом по возможности должна предполагаться децентрали-

зованная компоновка конструкции, при которой каждый модуль

представлял бы собой законченный агрегат. В этом случае и сама

несущая конструкция, как правило, также строится по модульному

принципу.

Модульное проектирование позволяет решать и вопросы

чисто композиционного объединения отдельных элементов оборудо-

вания в единый, гармоничный композиционно законченный ком-

плекс.

При разработке типажей на основе базовой модели в опреде-

ленные моменты возникает необходимость разрыва серии модифи-

каций на основе одной базовой модели − переход к качественно дру-

гому конструктивно-технологическому и художественно-

конструкторскому решению при достижении теми или иными глав-

ными параметрами своего предельного значения для данного уровня

развития. Возникает необходимость создания новой базовой модели.

В этом аспекте основная задача при построении типажей на основе

116

базовых моделей − правильно выбрать предельные значения пара-

метров (технических и художественно-конструкторских). Однако,

создавая базовую модель с уже установленными внешними парамет-

рами и предполагая, что дальнейшие конструкции развиваются на ее

основе, мы проявляем известный консерватизм в конструктивно-

технологическом и художественно-конструкторском решении.

Художнику конструктору часто выгоднее применить второй-

способ построения типажа - не жесткую систему типажа, построен-

ную на основе вполне конкретной базовой конструкции, которая мо-

жет не удовлетворять его в поисках частных компоновочных реше-

ний, а гибкую систему унифицированных конструкций (силовых,

компоновочных и формообразующих) - своего рода набор типа дет-

ского конструктора. В этом смысле он связан лишь размерно-

параметрическим рядом и может, основываясь на подробном клас-

сификаторе, проводить рациональное проектирование.

Создавая такую систему, следует удовлетворять следующим

основным условиям. Конструктивный модуль системы должен по

возможности совпадать с размерным модулем размерно-

параметрического ряда, конструктивные элементы системы должны

быть полностью унифицированы, обладать высокой технологично-

стью в условиях серийного производства, обладать широкой вариа-

бельностью при компоновке, система конструкций должна полно-

стью удовлетворять требованиям компоновки для данного вида (или

видов) оборудования.

Разработка типажа современных конструкций, тем более с

применением методов художественного конструирования, требует

существенных затрат. Пока текущие разработки модификаций обо-

рудования будут обеспечиваться данным типажом, с относительно

небольшими затратами, необходимо все усилия направить на разра-

ботку нового перспективного типажа на последующие 5—7 лет.

Этим будет обеспечиваться неуклонное создание высокого уровня

разработок оборудования и обеспечение запаса его морального изно-

са как по конструктивно-технологическим, так и по художественно-

конструкторским параметрам. В дальнейшем необходима организа-

ция централизованного специализированного производства универ-

сальных стандартных элементов и поставке их на серийные машино-

строительные предприятия как комплектующих элементов.

117

16. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЭРГОНОМИЧЕСКОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН

В процессе конструирования оборудования вопросы улучше-

ния условий работы и удобства обслуживания оборудования челове-

ком-оператором занимают важнейшее место. Этой задаче подчиня-

ются и компоновка основных узлов и блоков оборудования, и распо-

ложение органов управления и устройств отображения информации

на информационных панелях, и последовательность технологических

операций, производимых оператором, и многое другое. Воплотить в

изделии сочетание высоких технических показателей с гармоничной

формой и удобными условиями эксплуатации можно только при са-

мом глубоком эргономическом анализе изделия в процессе конст-

руирования, при непосредственном использовании в конструирова-

нии достижений эргономики.

Эргономика изучает функциональные возможности и осо-

бенности человека в трудовых процессах с целью создания опти-

мальных условий, в которых труд становится высокопроизводи-

тельным и надежным. Проблема согласования характеристик челове-

ка-оператора и машины не может быть полностью решена путем

простого приспособления человека к машине, тренировки человека-

оператора.

Исследования в области эргономики и практические данные,

которые она дает в руки проектировщикам, позволяют учитывать

психофизиологические возможности человека уже на ранних стадиях

проектирования, тем самым, создавая предпосылки целе-

направленной работы, по созданию оптимальных конструкций. Сущ-

ность эргономики как раз и заключается в том, что она рас-

сматривает машину и человека, обслуживающего ее, как единую

систему и считает своей задачей повышение эффективности этой

единой системы с самого начала работы над проблемой. Эргономику

определяют при проектировании как науку об оптимальном синтезе

системы «человек—машина—среда» по комплексному многофак-

торному критерию оптимальности, учитывающему во взаимосвязи

инженерно-технические, психологические, физиологические, антро-

пометрические и гигиенические факторы.

Требование высокой эффективности и надежности действий

оператора, обеспечивающих оптимальное использование возмож-

ностей сложного технологического оборудования и аппаратуры, не-

118

разрывно связано с необходимостью создания наилучших условий

для его работы, с учетом психофизиологических особенностей чело-

века как звена в системе управления.

Постоянное повышение сложности оборудования электрон-

ного машиностроения вызывает необходимость систематического

уточнения требований эргономики и изучения новых требований к

поведению человека-оператора при обслуживании машин. Перед

инженерами-конструкторами и психологами стоит при этом задача

критического изучения психофизиологических возможностей чело-

века с целью нахождения оптимальных параметров системы человек

– машина. Решение этой задачи позволяет, с одной стороны, значи-

тельно снизить влияние фактора психофизиологической нагрузки на

оператора, а с другой – повысить эффективность использования

сложных машин.

Работа по эргономической отработке конструкций не сводит-

ся при этом лишь к улучшению отдельных характеристик системы

(разработка более удобных ручек управления, антропометрическая

отработка размеров рабочей зоны и т. д.), а заключается в решении

всей системы в целом с переходом от общего решения задачи для

всей системы к частным решениям ее звеньев.

Цель состоит не только и не столько в том, чтобы рассчитать

машину в соответствии с психофизиологическими возможностями

оператора, сколько в том, чтобы вся система человек – машина была

оптимизирована.

Прежде чем остановиться подробно на основных принципах

эргономического проектирования машин, остановимся на понятии

системы человек—машина—среда.

Система человек – машина представляет собой любую груп-

пу людей и машин, которая работает как одно целое при выполнении

поставленной задачи. Определение системы является условным и

зависит от цели, для которой она создана, и от выполняемой ею ра-

боты. Надо иметь в виду, что малая система почти неизменно являет-

ся частью большой системы, и что работа одной зависит от работы

другой.

Несмотря на то, что в настоящее время разрабатывается ав-

томатизированное и полностью автоматическое оборудование, кото-

рое сводит роль человека к минимуму, люди являются неотъемлемой

частью работы почти всех систем. Человек решает, где и как исполь-

119

зовать машины, вводит входную информацию в машину и выполняет

действия, основанные на выходящей из нее информации.

В будущем функции оператора еще больше изменятся при

включении УВМ в структурную схему. Как известно, эти машины

могут управлять работой агрегата по оптимальной программе, под-

держивать заданный режим работы, предупреждать аварии, сигнали-

зировать о начавшихся неполадках процесса. В этом случае, главной

задачей оператора станет контролирование работы УВМ. Однако и

машины могут хорошо работать только в том случае, когда человек

правильно эксплуатирует и хорошо обслуживает их .

Комплексная автоматизация производственных процессов из-

менила само содержание трудового процесса, и в настоящее время он

все более представляет собой участие оператора в сложных системах

управления. Это предполагает наличие у оператора определенных

психофизиологических качеств.

Основным содержанием трудового процесса становится

сложный комплекс умственной деятельности с элементами физиче-

ской работы. Это вызывает настоятельную необходимость в ком-

плексном подходе к исследованию трудового процесса средствами

физиологического и психологического анализа.

На формирование исследований по эргономике существенное

влияние оказывают следующие ниже основные тенденции развития

современной техники.

1. Все расширяющееся внедрение комплексной механизации

и автоматизации. Если в прошлом трудовой процесс осуществлялся

со значительным использованием мускульной силы рабочего, то при

обслуживании современных автоматизированных установок главны-

ми функциями человека становятся программирование, управление и

контроль. Оператору часто приходится одновременно управлять сис-

темой машин, включающей различное оборудование, аппаратуру и

приборы, применяемые в одном производственном процессе.

2. Расширение дистанционного управления. Возникает боль-

шое число промежуточных (между человеком и техникой) информа-

ционных элементов, а также технических устройств, позволяющих

человеку оперативно регулировать ход производственного процесса

на расстоянии.

3. Интенсификация производственных процессов. Она прояв-

ляется в быстром росте всех рабочих параметров оборудования —

120

скоростей, мощностей, давлений, вакуума, температур, степени не-

прерывности и т. п.

Широкое внедрение в промышленность средств автоматиза-

ции и вычислительной техники ведет к неуклонному росту доли дис-

петчерского и операторского труда.

Характерной особенностью труда диспетчеров и операторов

является то, что они имеют дело не непосредственно с самими

управляемыми объектами, а с их информационными моделями.

Оценка состояния объекта и принятие решений производит-

ся человеком по неполной информации и носит статистический ха-

рактер. В этих условиях для обеспечения надежности системы долж-

на воспроизводиться информация, наиболее существенная с точки

зрения конкретных функций оператора. При этом она должна вос-

производиться в количествах, соответствующих реальным возмож-

ностям человека по ее переработке и в форме, максимально облег-

чающей ее восприятие и расшифровку.

Все это выдвинуло перед эргономикой целый ряд новых пси-

хофизиологических проблем. К ним относятся: оптимальное распре-

деление функций между человеком и автоматическими информаци-

онно-управляющими устройствами, представление человеку инфор-

мации о состоянии управляемого объекта, организация дистанцион-

ного воздействия оператора на ход технологических процессов,

обеспечение операторам и диспетчерам общих благоприятных усло-

вий труда и т. п.

Основной теоретической задачей инженерной психологии

при этом является выяснение закономерностей деятельности челове-

ка по приему, переработке и передаче информации, циркулирующей,

в системе «человек—машина». Таким образом, проблема приспособ-

ления машины к человеку последнее время выступает в совершенно

новом аспекте. Если раньше при разработке и конструировании ма-

шин речь шла главным образом об учете анатомических и физиоло-

гических особенностей человека, то теперь на первый план выдвинут

вопрос об учете особенностей психических.

Конструкторов современных машин, прежде всего, интере-

суют особенности восприятия, внимания, памяти и мышления чело-

века. Вопросы же оптимальной рабочей позы, рациональной органи-

зации движения и т. п. становятся подчиненными. Они рассматрива-

ются лишь в связи с анализом общих условий деятельности человека,

основным содержанием которой является прием информации от ма-

121

шин, ее преобразование, формирование решений и команд, и выпол-

нение управляющих действий.

В связи с изучением индивидуально-типологических свойств

операторов возникает задача профессионального отбора операторов

с целью повышения надежности систем «человек—машина», осо-

бенно существенная для проектирования и эксплуатации монтажно-

сборочного оборудования.

Одной из актуальных проблем инженерной психологии ста-

новится и проблема «человек—коллектив», которая заключается в

совместимости операторов, имеющих различные психофизио-

логические особенности, при групповой деятельности.

Эта проблема начинает играть в электронном машинострое-

нии все более существенную роль в связи с переходом от создания

отдельных единиц оборудования к проектированию линий, комплек-

тов оборудования и отдельных единиц оборудования с групповыми

рабочими местами. Многие испытуемые действуют в составе групп

(в коллективе) иначе, чем в индивидуальном эксперименте, а это

свидетельствует о невозможности прогнозировать групповую дея-

тельность операторов на основе индивидуального (изолированного)

изучения каждого из ее участников. Для оценки характера групповой

деятельности введено понятие психофизиологической совместимо-

сти операторов.

На основании анализа групповой деятельности можно решать

задачи оптимального пространственного размещения ее членов и ор-

ганизации их рабочих мест. Это может дать конкретные рекоменда-

ции при построении комплектов и линий оборудования. Такой ана-

лиз позволяет провести и оптимальный подбор групп операторов по

квалификации и индивидуальным особенностям.

С точки зрения эргономики при проектировании технологи-

ческого оборудования и аппаратуры должны быть решены следую-

щие основные проблемы: обеспечена оперативность, удобство и

безопасность обслуживания оборудования оператором; обеспечен

требуемый уровень надежности человека-оператора с точки зрения

его психофизиологических возможностей; обеспечен оптимальный

объем и вид информации, передаваемой оператору; решены пробле-

мы групповой деятельности операторов (при проектировании линий

и комплектов оборудования и оборудования с групповыми рабочими

местами).

122

Исследование и проектирование систем «человек-машина» в

целом может быть рассмотрено как задача оптимизации, содержащая

три этапа:

1. Выбор критерия оптимизации, т.е. выбор количественного

показателя, по которому ищется оптимальное эргономическое реше-

ние.

2. Разработка модели, т. е. определение связей и зависимо-

стей выбранного критерия от различных параметров, которые долж-

ны быть учтены.

3. Проведение собственно отработки различными методами,

при которой оптимизируется выбранный критерий.

На первых двух этапах проводится глубокий и всесторонний

эргономический анализ системы. При этом эргономический анализ

предполагает:

1. Определение назначения и условий работы технологиче-

ского оборудования с целью формирования комплекса эргономиче-

ских требований;

2. Составление перечня основных функций машины в техно-

логическом процессе;

3. Распределение функций между оператором и технологиче-

ским оборудованием;

4. Анализ биомеханических функций оператора в системе;

5. Анализ динамических свойств технологического процесса

с точки зрения его влияния на скорость и точность действия опера-

тора;

6. Анализ информационных потоков в системе и их распреде-

ление по степени важности.

Эргономическая отработка, проводимая на 3 этапе оптими-

зации, предполагает:

1. Антропометрическую отработку рабочего места (габари-

тов, зон подхода и т. п.);

2. Определение оптимальных рабочих зон и зон досягаемости

на рабочем месте;

3. Выбор типа и конструкции устройств отображения инфор-

мации (при необходимости художественное конструирование уст-

ройств отображения);

4. Выбор типа и конструкции устройств управления (при не-

обходимости художественное конструирование устройств управле-

ния);

123

5. Компоновку информационных панелей;

6. Создание посадочных макетов оборудования и аппаратуры

для экспериментального исследования эффективности эргономи-

ческого решения (при необходимости);

7. Экспериментальные исследования эффективности дейст-

вий оператора;

8. Уточнение эргономических параметров оборудования и

аппаратуры.

Решением всех перечисленных задач и достигается оптими-

зация системы «человек—машина».

Существует ряд принципов оптимального построения систе-

мы «человек – машина».

Первый принцип, который должен быть проведен через весь

процесс проектирования − это рассмотрение человека-оператора как

главного, основного элемента всей системы, т.е. все вопросы инже-

нерного проектирования рассматриваются в аспекте – главное чело-

век-оператор.

Это учитывают при формулировании общих принципов и

общих требований и при определении критериев оптимизации сис-

темы и в определении характера ограничений - граничных парамет-

ров, которыми в данном случае будут параметры человека-

оператора.

Человека-оператора при этом рассматривают как важнейшее

согласующее звено системы, объединяющее автоматизированную и

неавтоматизированную части системы, предполагая, что в звене, ко-

торое представляет собой человек-оператор, преломляются все виды

информации, вырабатываемые в системе независимо от степени ее

автоматизации.

Второй принцип заключается в том, что, проектируя систему,

в которой предполагается взаимодействие оператора с машиной,

следует стремиться к наиболее полному использованию потен-

циальных возможностей оператора как звена системы.

Недоиспользование потенциальных возможностей человека-

оператора говорит о неоптимальном построении системы и приводит

к возникновению так называемого «сенсорного голода».

Правда, при эксплуатации технологического оборудования и

аппаратуры этого не происходит, так как оператор загружен умерен-

ной ритмичной работой в течение всей смены, средние потоки ин-

124

формации к оператору определяются параметрами технологических

процессов и для оператора заранее определены по своему объему.

Третьим принципом, которым следует руководствоваться,

является стремление обеспечить простоту и естественность взаимо-

связи оператора с машиной путем рационального выбора соответст-

вующих устройств отображения информации и управления.

Эти и другие принципы эргономического проектирования

основаны, прежде всего, на знании психофизиологических особен-

ностей и биомеханических возможностей человека в трудовых про-

цессах. При реализации указанных выше принципов эргоно-

мического проектирования обеспечивается выполнение четырех

главных условий:

1. Биологическая совместимость оператора, машины и среды.

Она состоит в том, чтобы обеспечить оптимальное соотношение ме-

жду физиологическим состоянием и работоспособностью оператора,

с одной стороны, и различными факторами окружающей среды - с

другой. Оцениваются номинальные и предельные значения: пара-

метров микроклимата пространства вокруг оператора (состав возду-

ха, температура, влажность, движение, давление, радиация, ионный

состав); параметров машин (вибрации, освещение, акустическая сре-

да), с точки зрения психофизиологических возможностей оператора.

2. Пространственно-антропометрическая совместимость, со-

стоящая в том, чтобы, исходя из антропометрических характеристик

и физиологических особенностей человека-оператора, обеспечить в

проектировании рациональное решение рабочей зоны, создать ра-

циональное сидение, обеспечить компоновку панелей и пультов

управления в пределах оптимальной зоны и т. п.

3. Энергетическая совместимость, которая заключается в

создании таких конструкций оборудования, чтобы устройства их

управления соответствовали энергетическим (моторным) возможно-

стям оператора: по прилагаемой силе, затрачиваемой мощности, ско-

рости, точности и темпу управляющих действий, по оптимальной

нагрузке конечностей оператора, по разделению функций между ни-

ми.

4. Информационная совместимость, заключающаяся в согла-

совании оператора и машины по объему информации, чтобы опера-

тор не перегружался приемом и переработкой избыточной и ненуж-

ной информации. Основной при этом является задача выбора вида и

типа устройств отображения информации, обеспечивающей операто-

125

ру минимальное время латентного периода, особенно в условиях

стрессовых ситуаций.

Рабочее место является первичным и главным элементом в

структуре производства, элементом, где происходит непосредствен-

ное взаимодействие оператора и машины, поэтому конечной целью

эргономической отработки конструкций оборудования является оп-

тимизация рабочего места с точки зрения психофизиологических

возможностей и биомеханических особенностей человека-оператора.

Рационально организовать рабочее место − значит, создать

оператору наивыгоднейшие условия для выполнения производст-

венных функций при условии полного использования рабочего вре-

мени с целью достижения максимальной производительности с наи-

меньшими затратами физического и умственного труда.

Рабочее место — это определенный участок производствен-

ной площади с размещенным на нем оборудованием и технологиче-

ской оснасткой, закрепленный за одним или несколькими рабочими

для выполнения производственных функций. В электронной про-

мышленности, где преобладает труд операторов, в составе взаимо-

связанных участков и линий полуавтоматического оборудования,

рабочим местом (для каждой единицы оборудования) можно считать

часть оборудования, где сосредоточены его рабочие органы, скомпо-

нованы пульты управления и информационные панели. Приступая к

эргономической отработке рабочего места, необходимо четко выяс-

нить сущность технологических операций на данном рабочем месте,

обратив особое внимание на точность и критичность выполняемых

операций, а также на основную рабочую позу оператора в процессе

труда.

Таким образом, в основе эргономического решения рабочего

места должна лежать классификация оборудования по эргономиче-

скому признаку, в частности по виду рабочих зон. В основу такой

классификации положено деление оборудования (рабочих мест) на

три группы по степени автоматизации операций, выполняемых опе-

ратором: автоматическое (автоматы), полуавтоматическое или меха-

низированное (полуавтоматы), оборудование с ручными операциями.

При этом важнейшим признаком, который определяет подход

к эргономическому решению оборудования для всех перечисленных

групп оборудования, является пол оператора. В результате такой

классификации могут быть определены типовые антропо-

метрические и биомеханические параметры и психофизиологические

126

требования к отдельным видам оборудования. Учитывая, что многие

вопросы эргономической оптимизации рабочего места определяются

его компоновкой, процесс эргономической отработки начинают еще

на стадии эскизного проектирования, в ходе поисков компоновочно-

го варианта оборудования. В процессе компоновки оборудования на

формирование рабочего места существенно влияют характер компо-

новки оборудования (централизованная или децентрализованная

компоновка), форма панелей управления и информационных панелей

на рабочем месте, характер планировочного решения данного произ-

водственного участка, линии или комплекта оборудования.

Выбор централизованного или децентрализованного способа

компоновки оборудования определяет в целом структуру рабочего

места − наличие в ней устройств управления и устройств отображе-

ния информации, сосредоточенных в общем пульте управления или

распределенных во всех элементах системы.

Так как основными элементами рабочего места в автоматиче-

ском и полуавтоматическом оборудовании являются панели (панели

управления и информационные панели), то выбор формы панелей

также существенно влияет на оптимальность рабочего места.

Планировочное решение данного производственного участка,

линии или комплекта оборудования существенно влияет на эрго-

номическое решение рабочих мест. Поиски планировочного решения

данного участка или линии проводятся на стадии эскизного проекти-

рования с помощью темплетов − упрощенных плоскостных мас-

штабных изображений оборудования в плане (или проекциях).

При планировочном решении участков, линий или комплек-

тов оборудования учитывают структуру рабочего места, при этом по

общему принципу устройства рабочее место разделяют на две зоны:

основную (рабочую) и вспомогательную (зону подхода). Основная

зона охватывает рабочую поверхность столешницы, панель пульта

или рабочий орган оборудования и т. п., т. е. место непосредственно-

го контакта оператора с предметом и орудием труда. Вспомогатель-

ная зона охватывает подсобное оборудование и инвентарь, стеллаж с

материалами, приборами и т. п.

Структура рабочего места при планировочном решении

должна соответствовать содержанию работы и последовательности

приемов ее выполнения.

Учитывая такое деление рабочего места на зоны и требования

эргономики, проектируют элементы рабочего места. Как показывают

127

эргономические замеры, минимальная площадь рабочего места

должна быть 1,2 м2 (без учета проходов, площади оборудования и

т.п.). Эта площадь меняется в зависимости от конкретных условий.

Рабочая поза оператора оказывает существенное влияние на подход к

эргономическому решению рабочего места.

Рабочая поза − это координированное положение корпуса,

головы, рук и ног оператора относительно технологического обо-

рудования. При нерациональной позе уменьшается точность и ско-

рость движений, быстрее наступает общее утомление, что сказывает-

ся на надежности работы оператора. Постоянное пребывание в не-

удобной позе, способствует возникновению ряда профессиональных

заболеваний. Рабочая поза должна быть свободной, удобной и есте-

ственной. Выбор той или иной рабочей позы определяется размер-

ными соотношениями всех элементов, составляющих рабочее место,

и особенно размерами рабочей зоны; траекториями движений; вели-

чиной требуемых рабочих усилии; характером рабочих усилий (ди-

намические, статические); необходимыми углами обзора; требуемой

точностью выполнения операций, степенью внимания, напряжения

зрения.

Наиболее рациональной с точки зрения эргономики является

рабочая поза в положении сидя. Если в рабочей позе в положении

сидя мышечную работу принять равной единице, то при выполнении

той же работы в положении стоя мышечная нагрузка возрастает в 1,6

раза, а при наклонной работе в положении стоя почти в 10 раз.

Поэтому при проектировании оборудования по возможности

необходимо всегда обеспечивать работу оператора в положении сидя

как создающем наименьшие статические напряжения. При этом наи-

более оптимальной рабочей позой следует считать позу, при которой

оператору не требуется наклоняться вперед больше чем на 10—15

град., а наклоны назад и в стороны минимальны.

Положение головы имеет большое значение. Угол зрения по

отношению к горизонтали должен составлять 38°.

При работе в положении сидя большое значение для обеспе-

чения правильной позы оператора имеет правильный выбор пара-

метров рабочего кресла оператора. Часто, наиболее оптимальной яв-

ляется попеременная работа оператора в положениях сидя - стоя.

При работе стоя энергии затрачивается больше, чем при работе сидя,

и поэтому быстрее наступает усталость. Мышцы ног, спины, таза при

работе в положении стоя несут большую нагрузку. Постоянно повто-

128

ряющаяся работа в положении стоя приводит к расслаблению мышц

ног. Снижение упругости мышц является причиной повышения ар-

териального и венозного давления, вызывающего расширение вен. В

этой позе человек обладает максимальными возможностями в отно-

шении обзора, передвижения, досягаемости органов управлений и

развиваемого усилия. При этой позе устройства управления и уст-

ройства отображения можно размещать в широкой фронтальной зо-

не. В электронном машиностроении широко применяется работа

оператора в положении стоя для решения таких видов оборудования,

как вакуумное, эпитаксиальное и т. п., в которых предусмотрено по-

луавтоматическое и автоматическое протекание рабочего цикла.

В тех случаях, когда применяется работа, в положении стоя,

важно обеспечить оператору наиболее удобную вертикальную позу

со слегка наклонным туловищем. Высота до рабочей поверхности

при работе в положении стоя должна быть на 50—100 мм ниже локтя

или составлять 60% роста работающего. Исходя из этих данных, сле-

дует обеспечить высоту до рабочей поверхности оборудования в пре-

делах 700—1100 мм или устраивать ее регулируемой.

Выбор рабочей позы определяет при дальнейшем проекти-

ровании габаритные размеры оборудования в зоне рабочего места,

высоту столешниц и рабочих мест, ширину столешниц, глубину

пультов и т. п., а также положение зон компоновки, устройств ото-

бражения информации и устройств управления.

Решающее значение на этом этапе эргономической отработки

рабочего места имеет правильный учет антропометрических осо-

бенностей строения тела человека-оператора. Антропометрия − ме-

тод исследования тела человека путем измерения его роста, веса,

пропорций. Она помогает правильно спланировать рабочее место,

обеспечить рациональную рабочую позу, правильно решить в даль-

нейшем вопросы биомеханики на рабочем месте и обеспечить тем

самым минимальный расход энергии, снизить утомление, а значит,

повысить производительность труда.

Антропометрические данные можно определить двумя путя-

ми: ориентируясь на «среднего» оператора (рабочее место будет при

этом оптимальным только для относительно малого числа лиц); ис-

пользуя статистический материал (рабочее место будет оптимальным

для максимального числа лиц).

В практике проектирования оборудования электронного ма-

шиностроения наиболее широко применяется второй путь.

129

Антропометрические данные, удовлетворяют всем случаям

практического эргономического проектирования. Они позволяют оп-

ределить размерные построения рабочих мест в положении сидя,

стоя и сидя—стоя.

Помимо общих размерных построений, которые позволяют

найти антропометрические данные, в каждом рабочем месте для

удобства дальнейшей компоновки выделяются определенные рабо-

чие зоны пространства, удобные (или неудобные) для компоновки в

них устройств управления и устройств отображения информации.

Размеры этих зон зависят от антропометрических характе-

ристик, биомеханических возможностей человека, особенностей тру-

да, рабочей позы, одежды оператора и других факторов.

Выделяют три рабочие зоны: оптимальную рабочую зону;

нормальную рабочую зону; зону максимальной досягаемости.

Зона максимальной досягаемости условно ограничивается

дугой, проведенной из плечевой точки, радиусом, равным длине ре-

дуцированной руки. Использование этого параметра обеспечивает

возможность хорошего захвата органа управления в рабочей зоне.

Работа в пределах этой зоны требует напряжения мышц пле-

чевого пояса и плеча. Движения, выполняемые с помощью этих

мышц, не отличаются большой точностью и быстротой, связаны со

значительной затратой энергии и быстро приводят к утомлению. По-

этому основные и часто используемые органы управления должны

располагаться в пределах нормальной рабочей зоны.

Эта зона ограничивается дугой, описываемой согнутой в лок-

тевом суставе редуцированной рукой с относительно неподвижным

плечом.

Во многих случаях нормальная рабочая зона вообще не вы-

деляется как не определяющая степени оптимальности компоновоч-

ного решения. Устанавливаются лишь зона максимальной досягае-

мости и оптимальная рабочая зона.

Иногда при упрощенном проектировании рабочего места во-

обще нет смысла определять строго границы рабочих зон, а доста-

точно знать уровни расположения основных частей тела оператора. В

соответствии с этими уровнями в дальнейшем приближенно опреде-

ляются и компоновочные зоны (зоны компоновки устройств отобра-

жения информации, органов управления и т. п.).

После определения размерных построений, рабочего места,

определения границ рабочих зон и зон компоновки наиболее важной

130

задачей в решении рабочих мест становится правильное формирова-

ние сенсорного и моторного полей.

Правильное их формирование позволяет в свою очередь про-

вести необходимую корректировку размеров рабочего места и зон

компоновки и закончить, таким образом, окончательную эргономи-

ческую отработку рабочего места. Такая проработка проводится

дважды − на стадии эскизного и технического проектирования, ввиду

того что эскизное компоновочное решение, как правило, корректиру-

ется (иногда в очень значительной степени) на стадии технического

проектирования.

Сенсорным полем условно называют совокупность всех пото-

ков информации, поступающих от устройств отображения ин-

формации к оператору.

Под моторным полем условно понимается совокупность от-

ветных действий оператора по регулированию отклонений парамет-

ра. Многочисленные исследования показывают, что оптимальность

организации сенсорного поля, т. е. наиболее рациональное формиро-

вание потока информации, выделение в нем главной; информации,

правильное представление информации оператору (в наиболее на-

глядной и понятной форме, исключающей кропотливую расшифров-

ку ее оператором) и т. п., в значительной степени зависит от пра-

вильности выбора типа и конструкции устройств отображения ин-

формации и их компоновки на информационных панелях. Основную

роль здесь играют психофизиологические возможности человека-

оператора.

Организация моторного поля определяется сенсорным полем

и главную роль здесь играют биомеханические особенности челове-

ка-оператора, причем эффективность моторных действий оператора

зависит от правильности выбора типа и конструкции органов управ-

ления.

Основное условие, которое стремятся выполнить при компо-

новке устройств отображения информации, — разместить их в опти-

мальных зонах поля зрения.

При компоновке устройств отображения информации в опти-

мальных зонах поля зрения учитывают следующие основные факто-

ры: последовательность считывания информации; степень важности

считываемой информации; степень точности, с которой та или иная

информация должна быть считана, частоту снятия показаний и т. п.

131

При организации моторного поля необходимо учитывать

структуру и возможности двигательного аппарата человека-

оператора: размах (амплитуду) движений в суставах, их силу, быст-

роту и точность.

В отраслевом стандарте приведены максимальные величины

усилий оператора. Максимальное усилие развивается в положении

стоя на уровне плеча, а в положении сидя на уровне локтя. При дви-

жении к себе усилие может достигать 800 Н, а усилие рывка 1000—

1100 Н.

Величина силы Р, Н, рук оператора (в возрасте 20–25 лет) в

положении сидя, в зависимости от положения руки (верхнее положе-

ние руки Г = 0º, нижнее Г = 180º) рассчитывается по формулам, по-

зволяющим определить экстремальное значение силы.

При толкании от себя правой рукой

Р = 720 – 8,1660 ∙ Г + 0,05 ∙ Г2, (1)

левой рукой

Р = 520 – 4,6667 ∙ Г + 0,033 ∙ Г2. (2)

При толкании вниз правой рукой

Р = - 240 + 8,833 ∙ Г - 0,03888 ∙ Г2, (3)

левой рукой

Р = - 170 + 7,333 ∙ Г - 0,03333 ∙ Г2. (4)

При толкании правой рукой вправо

Р = 310 – 2,666 ∙ Г + 0,0111 ∙ Г2, (5)

левой рукой влево

Р = 30 – 2,833 ∙ Г - 0,01666 ∙ Г2. (6)

При тяге правой рукой к себе

Р = - 750 + 16,166 ∙ Г - 0,05 ∙ Г2, (7)

левой рукой

Р = - 500 + 11,666 ∙ Г - 0,03333 ∙ Г2. (8)

При тяге правой рукой вверх

Р = - 50 + 5,333 ∙ Г - 0,0222 ∙ Г2, (9)

левой рукой

Р = 80 + 2,666 ∙ Г - 0,01111 ∙ Г2. (10)

При тяге правой рукой справа

Р = 40 + 2,9999 ∙ Г - 0,01111 ∙ Г2, (11)

левой рукой слева

Р = - 140 + 4,8333 ∙ Г - 0,01666 ∙ Г2. (12)

132

В заготовительном и штамповочном оборудовании электрон-

ного машиностроения применяется педальное управление обору-

дованием. Величина развиваемых усилий при этом меняется в зави-

симости от положения ноги и рабочей позы оператора. Сила Р, дав-

ления ног меняется и по мере отклонения от медиальной линии в

пределах Г = 0 – 20 0 и может быть определена по формуле

Р = 115 – 2,4 ∙ Г + 0,02 ∙ Г 2. (13)

При организации моторного поля человека-оператора одним

из основных является вопрос правильного выбора рабочих траек-

торий оператора и оценки быстроты его движений. Быстрота движе-

ний оценивается скоростью и частотой (темпом движения).

Скорость движения зависит от характера рабочих движений,

их направления и траектории.

При выборе траекторий и направления рабочих движений не-

обходимо учитывать следующие основные данные: непрерывные

криволинейные движения выполняются быстрее, чем одиночные с

внезапным изменением направления; скорость вращательных движе-

ний в 1,5—2 раза больше скорости поступательных движений; ско-

рость горизонтальных движений больше, чем вертикальных; плав-

ные, закругленные движения быстрее прямолинейных с резким вне-

запным изменением направления; наиболее предпочтительны дви-

жения к себе и справа налево; при работе обеими руками движения

должны быть симметричными и противоположными по направле-

нию; обе руки должны по возможности одновременно начинать и

заканчивать действие; каждое движение должно заканчиваться в по-

ложении, удобном для начала следующего движения; рабочие дви-

жения по возможности следует свести к движениям предплечья, кис-

ти, пальцев рук, допуская движение плечевого пояса только в. виде

исключения; количество и траектории рабочих движений должны

быть сокращены до минимума.

Направление и траектория движений должны выбираться и с

учетом требуемой точности рабочих операций.

Точность выполнения рабочих операций зависит и от выбора

позы оператора – в положении сидя точность движений выше, чем в

положении стоя. При оценке быстроты движений необходимо оце-

нивать не только их скорость и точность, но и их частоту (темп).

Частота (темп движений) – количество повторных движений за опре-

133

деленный промежуток времени. С увеличением продолжительности

работы частота движений уменьшается.

Оптимальность моторного поля человека-оператора опреде-

ляется правильным выбором направления и траекторий движения,

скорости и частоты движений; общего количества рабочих движе-

ний, соответствующего двигательного аппарата (по мышечным уси-

лиям); типа и конструкции органов управления; компоновки органов

управления на панелях.

При проектировании рабочих мест особое внимание следует

уделять созданию оптимального светового климата, который при

правильной организации сенсорного и моторного полей играет важ-

нейшую роль в обеспечении точности и надежности выполняемых

оператором действий. Для правильной и рациональной компоновки

системы освещения на рабочем месте необходимо знать специфику

технологического процесса, скорость и точность рабочих операций

оператора, длительность выполнения тех или иных операций.

Необходимо стремиться к равномерному освещению объекта

труда, обеспечивать оптимальный контраст между объектом труда и

фоном, достаточный уровень освещенности, отсутствие блеска от

источника света и от рабочей поверхности, соответствующее качест-

во и цвет светильников и рабочих поверхностей в зрительном поле.

Эргономическое решение рабочих мест проводится на стадии

как эскизного, так и технического проектирования. Отдельные во-

просы (например, вопросы компоновки лицевых панелей) могут ре-

шаться и на рабочей стадии. От стадии к стадии могут меняться ме-

тоды эргономической отработки конструкций, остается неизменным

лишь общий подход к решению системы человек-машина – всесто-

ронний анализ психофизиологических возможностей человека в тру-

довых процессах, постепенная реализация эргономических требова-

ний.

17. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛИЦЕВЫХ ПАНЕЛЕЙ

Дальнейшее развитие технологического оборудования харак-

теризуется его усложнением, созданием механизированных поточ-

ных линий и автоматических комплексов с управлением от ЭВМ.

Повышение производительности оборудования достигается создани-

ем систем с большим количеством технологических операций или

134

обеспечивающих ускоренные технологические процессы. Оператор

получает большой объем информации от всевозможных устройств

отображения информации. Управлять этими многофакторными и

ускоренными процессами оператору становится все труднее, ибо ко-

личество информации, поступающей к нему в единицу времени, ока-

зывается очень большим и может превышать возможности его сен-

сорного входа. Сложная техника может терять свою эффективность,

если не уделять серьезного внимания конструированию средств на-

копления, переработки и передачи информации оператору с учетом

принципов эргономики и технической эстетики.

Непосредственное взаимодействие человека со сложным обо-

рудованием, как известно, происходит через пульт управления, по-

этому одним из важнейших объектов художественного конст-

руирования и эргономической отработки в процессе проектирования

комплектов оборудования, полуавтоматических и автоматических

поточных линий и отдельных сложных базовых моделей оборудова-

ния являются пульты управления и лицевые панели.

Коэффициент использования площади лицевой панели в си-

стемах управления электронным технологическим оборудованием

составляет в среднем 0,85, что говорит о высокой плотности компо-

новки панели, насыщенности ее устройствами отображения инфор-

мации, органами управления и технологическими элементами. Экс-

плуатационная надежность современных конструкций оборудования

в значительной мере определяется оптимальностью конструкций ли-

цевых панелей.

В современных условиях, когда методы художественного

конструирования и эргономики прочно заняли свое место в системе

проектирования, эта оптимальность может наиболее эффективно

обеспечиваться.

Эти задачи могут быть решены наиболее полно лишь в том

случае, если художественно-конструкторская и эргономическая про-

работка лицевых панелей будет вестись от частного к общему — от

изучения и анализа элементов лицевых панелей (на основе данных

инженерной психофизиологии) через построение компоновочных

схем к нахождению общих конструктивных, эргономических и эсте-

тических решений. Рассматривая вопрос конструирования лицевых

панелей оборудования, следует рассматривать его как особый ввиду

того, что объект конструирования в этом случае представляется не

пассивным объектом эргономической отработки и конструирования,

135

а объектом переработки и передачи информации, который активно

влияет на человека-оператора, предъявляя к нему требования как к

равноценному звену системы человек - машина.

В результате исследований по инженерной психофизиологии

были установлены противоречивые особенности человека-оператора

как звена системы регулирования. С одной стороны, человек-

оператор обладает огромными резервами восприятия, памяти, мыш-

ления и т. п., представляет собой систему, способную к быстрой

адаптации и быстрой обработке большого объема информации. С

другой стороны, человек представляет собой медленно действующее

и недостаточно надежное устройство, работающее в системе регули-

рования с невысоким к. п. д. Устройство, критичное в отношении

окружающей среды – температуры, влажности, механических и аку-

стических воздействий.

В процессе конструирования лицевых панелей необходимо

правильно оценить взаимодействие оператора с оборудованием. Дея-

тельность оператора в технологическом процессе складывается из

операций приема информации и операций обслуживания системы

управления оборудованием, при этом четко обозначается ряд основ-

ных этапов действия: получение информации о работе технологиче-

ского оборудования (на этом этапе осуществляется обнаружение

сигналов об отклонении данных технологических параметров, их от-

бор по степени критичности и последовательности регулирования и

декодирование); оценка принятой информации, т. е. сопоставление

заданных и текущих параметров состояния системы (на этом этапе

оператор производит анализ и обобщение информации, выделяет

объекты нарушения); принятие решения о необходимых действиях

на основе проведенного анализа; выполнение принятого решения.

Все эти этапы являются характерными этапами одной из са-

мых распространенных разновидностей реакций оператора при рабо-

те с лицевой панелью – так называемая простая сенсомоторная ре-

акция. В этом случае оператор выполняет то или иное действие (на-

пример, нажимает кнопку и перемещает рычаги, тумблеры и т. д.) в

ответ на заранее известный, но внезапно появляющийся сигнал с

возможной для него максимальной скоростью. Время регулирования,

являющееся (без учета схемных особенностей аппаратуры) временем

задержки, складывается при этом из времени латентного периода

реакции (время от момента появления сигнала до начала движения) и

времени моторного компонента (длительности ответного движения):

136

Тpeг ≈ tзадержки = tлат + tмот,

где Тpeг – время регулирования; tзадержки – время задержки; tлат

– время латентного периода; tмот – время моторного компонента.

Относительное качество решения лицевой панели может оце-

ниваться, таким образом, минимальным временем регулирования

Тpeг, а следовательно, и минимальными значениями tлат и tмот. На

величину времени латентного периода влияют в основном модаль-

ность ощущения, количество, интенсивность и вид информации, на-

правленность информации и т. п. На величину времени моторного

компонента влияют характер биомеханических движений оператора,

форма органа управления, величина усилия сопротивления органа

управления, качество поверхности и цвет органа управления и т. п.

Общая задача в конструировании лицевых панелей заключа-

ется в сведении к минимуму элементов лицевой панели и создании

их правильной композиции при условии, что эти элементы прорабо-

таны с точки зрения эргономики и художественного конструирова-

ния. Этим достигаются минимальные значения времени латентного

периода и моторного компонента. Методика конструирования лице-

вых панелей должна предполагать проведение ряда последователь-

ных этапов: анализ характера работы оператора с лицевой панелью;

анализ комплектующих изделий с выявлением их художественно-

конструкторских и эргономических особенностей; художественно-

конструкторское решение элементов лицевой панели; компоновка

лицевой панели; художественно-конструкторская отработка панели.

Эти этапы конструирования лицевых панелей являются со-

ставной частью общего процесса конструирования оборудования и

аппаратуры и проводятся на стадиях эскизного и технического про-

ектирования с момента проработки принципиального художествен-

но-конструкторского решения приборного корпуса.

Анализ комплектующих изделий лицевой панели наиболее

важный и ответственный этап, предопределяющий успех всей рабо-

ты по художественному конструированию панели, с учетом требова-

ний эргономики. Для анализа при конструировании и компоновке все

составляющие элементы лицевых панелей целесообразно подразде-

лять на четыре основные группы: I – устройства отображения инфор-

мации; II – устройства управления; III – устройства внешней комму-

тации; IV – конструктивные элементы.

137

Устройства коммутации (гнезда, разъемы, вилки и т. п.) и

конструктивные элементы (головки крепежных винтов, технологиче-

ские приборные ручки и т. п.) с эргономической точки зрения явля-

ются нежелательными элементами, так как несут оператору побоч-

ную информацию и должны по возможности исключаться с лицевой

панели оборудования. Идеальным решением лицевой панели являет-

ся такое решение, когда на панели элементы III и IV групп отсутст-

вуют. Рассмотрим кратко особенности эргономического и художест-

венно-конструкторского решения элементов каждой из групп.

Задача рационального расположения устройств отображения

информации, с помощью которых передается информация от техно-

логического оборудования к человеку-оператору, является, очевидно,

главной при решении вопросов эргономичности и эксплуатационной

надежности конструкции.

Устройства отображения информации должны воспроизво-

дить состояние управляемого объекта (технологического обо-

рудования или аппаратуры) в наиболее простой и наглядной форме,

по возможности, исключая кропотливую расшифровку оператором

поступающей информации, обеспечивая ее целостное восприятие,

оказывая при этом минимальное психофизиологическое воздействие

на оператора. Всякое устройство отображения информации необхо-

димо рассматривать одновременно как информационный элемент и

как объект эстетического восприятия. Известно, что индикаторы од-

ного типа в зависимости от того, как оформлен их выход на лицевой

панели, могут нести оператору различное качество информации. По-

этому они должны прорабатываться не только с точки зрения эрго-

номики, но и с точки зрения эстетического восприятия.

Принято различать три типа устройств отображения инфор-

мации: приборы качественной индикации, приборы количественной

индикации, приборы проверочной индикации.

При снятии показаний с приборов количественной индикации

оператор должен получить точное числовое значение. Приборы ко-

личественной индикации подразделяются на стрелочные и цифро-

вые. Устройства стрелочной индикации с точки зрения формы шка-

лы делятся на: панорамные – приборы с расположением измери-

тельного механизма в центре одной из сторон, имеющих прозрачный

фланец и угол шкалы более 20 °; профильные – приборы с располо-

жением измерительного механизма за шкалой и осью параллельной

ее плоскости; квадрантные – приборы с расположением измеритель-

138

ного механизма в углу с углом шкалы 90 °; круглошкальные – при-

боры с центральным расположением измерительного механизма и

углом шкалы более 230 °. Стрелочные приборы количественной ин-

дикации имеют две основные формы корпуса — круглую (или часть

круга) и прямоугольную.

Устройства стрелочной индикации можно рассматривать еще

по ряду классификационных признаков, например, по положению их

на панели (вертикальные и горизонтальные), по соотношению стрел-

ки и шкалы устройства (движущаяся стрелка на неподвижной шкале

или неподвижная стрелка на движущейся шкале). При конструиро-

вании технологического оборудования эти классификационные при-

знаки отступают на второй план, так как из вертикальных устройств

применяются лишь уровни и ротаметры, а примеров применения

движущихся шкал в электронном машиностроении нет.

Поскольку к устройствам индикации одновременно предъяв-

ляются и требования эргономичности и требования эстетичности,

при художественно-конструкторском анализе, а также при ком-

поновке их на лицевых панелях аппаратуры они должны также рас-

сматриваться в двойном аспекте.

При этом возникает некоторое противоречие. Точность счи-

тывания, например, стрелочных устройств качественной и ко-

личественной индикации во многом зависит от размеров, формы

шкалы и четкости ее видимости. Теоретически наилучшим условием

считывания является такое, когда вся лицевая часть индикатора яв-

ляется шкалой. Соображения же эстетического восприятия и опти-

мальной компоновки диктуют выбор минимальных габаритов корпу-

сов устройств индикации, минимальную разнотипность и в то же

время максимальную лаконичность и простоту их форм.

Предлагаемые оценочные зависимости помогают выбирать

или проводить художественно-конструкторскую доработку элемен-

тов количественной индикации с учетом этого противоречия. При

этом художественно-конструкторское достоинство реального (или

проектируемого) комплектующего прибора индикации оценивается

двумя показателями: показателем оптимальности решения корпуса

индикатора Пэ и показателем простоты формы Пф.

Пэ = Sm / Sn,

139

где Sm – площадь открытой поверхности шкалы устройства инди-

кации; Sn – площадь лицевой части корпуса устройства индикации.

Эргономическое решение устройства индикации тем лучше,

чем выше показатель оптимальности Пэ. Идеальным случаем в ре-

шении прибора является достижение Пэ = 1, т. е. вся лицевая часть

корпуса индикации представляет собой шкалу:

)( SmSnSm

Sm

SkSm

Sm

Sn

SmПэ ,

где SK – площадь поверхности крышки корпуса.

Более реальным показатель оптимальности выглядит, если

учтено психофизиологическое воздействие цвета на оператора, кото-

рое может быть оценено величиной контраста К:

KSmSnSm

SmПK э

)(;

1

21 ,

где ρ1 – коэффициент отражения светового тона (циферблата, шка-

лы); ρ2 – коэффициент отражения темного тона (корпуса); эП –

уточненный коэффициент оптимальности решения корпуса индика-

тора.

Наилучшим условием для работы оператора является мини-

мальная величина коэффициента К.

В этом показателе не учтены эргономические особенности

собственно шкалы – читабельность штрихов и оцифровка шкалы,

величина и форма стрелок, наличие на шкале посторонних изобра-

жений и символов и т. п., а также не учтен конструкционный матери-

ал устройства индикации.

Подставляя соответствующие величины коэффициентов К,

получаем:

3,0)()()( 33

3

23

22

1

2111 pnpnpnПф .

Этот показатель не позволяет оценивать художественно-кон-

структорское решение формы в комплексе, так как он не учитывает,

например, технологию изготовления данной формы, не дает пред-

ставления об экономической целесообразности выполнения данной

формы (мелкосерийный прибор, крупносерийный прибор и т. д.) и

ряд других факторов. Но несмотря на указанные недостатки, приве-

140

денные оценочные показатели могут применяться для предваритель-

ной оценки решения комплектующих устройств индикации и опреде-

ления принципов их художественно-конструкторской проработки.

Учитывая приведенные выше принципы оценки элементов

количественной индикации, рассмотрим основные художественно-

конструкторские решения устройств этого класса. Стремясь полу-

чить высокие показатели эргономичности, при художественном кон-

струировании элементов индикации стараются найти решение, когда

элемент индикации имеет минимальную поверхность крышки корпу-

са индикатора. Лицевые поверхности элементов индикации при ху-

дожественно-конструкторской проработке решаются как по форме,

так и с точки зрения получения наилучшего показателя эргономич-

ности.

Эстетическое восприятие человеком-оператором элементов

индикации во многом определяется самой конструкцией и техноло-

гией ее изготовления. Важную роль при этом играет конструктивное

исполнение смотрового стекла индикатора. Наиболее предпочти-

тельными являются варианты свободы выбора при художественно-

конструкторской отработке формы, позволяющие достигать мини-

мальных толщин отбортовок.

В настоящее время низкий художественно-конструкторский

уровень комплектующих приборов индикации заставляет применять

искусственные способы повышения эргономичности путем примене-

ния фальшпанелей. Приборы индикации должны убираться за

фальшпанель также в тех случаях, когда корпуса приборов загромо-

ждают лицевую панель и цвет корпусов приборов индикации не со-

ответствует общей цветовой гамме лицевой панели. При установке

элементов индикации за фальшпанелью окна индикаторов обычно

оформляются обрамлениями. Обрамления должны иметь простую,

строгую форму, лишенную излишних раздражителей, не создающую

у оператора дополнительных психических ощущений и не отвле-

кающую оператора от считывания основной информации.

В последнее время в технологическом оборудовании начи-

нают применяться линейные газоразрядные индикаторы, которые ли-

шены многих недостатков стрелочных индикаторов. Они сочетают в

себе свойства устройств качественной и количественной индикации,

т. е. позволяют оператору в наглядной форме видеть количественное

изменение параметра.

141

Число газоразрядных индикаторов определяется числом кон-

тролируемых параметров. Они могут набираться и в общее табло,

представляющее практически электронный гистограммный график

технологического процесса.

Следующей большой (и наиболее предпочтительной для при-

менения) группой элементов индикации являются приборы ка-

чественной и проверочной индикации. К таким приборам относятся:

сигнальные лампы, табло, световые транспаранты, системы цветово-

го и знакового кодирования, мнемосхемы.

Эти элементы должны обеспечивать оператору возможность

выбора одного из двух альтернативных исходов — «да» или «нет».

По этим элементам оператор качественно должен оценивать

состояние системы в короткое время. Поэтому требования эргономи-

ки и художественного конструирования, предъявляемые к этим эле-

ментам, несколько другие, чем к элементам количественной индика-

ции. Существенную роль начинает играть композиционный фактор –

локаничность решения элементов, образность их восприятия, деко-

ративность и т. п. Элементы качественной индикации должны запо-

минаться оператором, давать ему в короткое время максимум ин-

формации в простой форме. Таким образом, количество информации,

которую воспринимает оператор от элементов качественной индика-

ции, и надежность ее восприятия прямо пропорциональны внешнему

оформлению этих элементов на панели. Если элементы качественной

индикации несут информацию, большую, чем необходимо оператору

для качественной оценки системы, эта лишняя информация будет

мешать ему воспринимать то, что важнее в данном случае, а именно

факт самого отклонения в системе. Это условие накладывает опреде-

ленные ограничения на декоративное решение. С точки зрения осо-

бенностей эргономического и художественно-конструкторского ре-

шения и компоновки на лицевых панелях аппаратуры все конструк-

ции этих элементов можно подразделить на сигнальные фонари кол-

пачкового типа: круглые и квадратные, табло и транспаранты, систе-

мы цветового и знакового кодирования, мнемосхемы.

Эстетическое решение круглых сигнальных фонарей колпач-

кового типа выражается в основном либо в особой форме самого

колпачка и его обрамлений, либо в текстуре и декоративности его

поверхности, достигаемой особой технологией его изготовления, ли-

бо в конструкции обрамления колпачка. Если стремиться наряду с

этим и к высокой эргономичности конструкций, то предпочтительны

142

конструкции сигнальных фонарей с минимальными обрамлениями.

При этом показателем относительной эргономичности для элементов

качественной индикации может служить

Пэ = Sокна / Sобр,

где Sокна – поверхность окна индикатора; Sобр – поверхность об-

рамления индикатора. Для достижения лучшего показателя Пэ необ-

ходимо стремиться к его наибольшему значению.

Решение сигнального фонаря с точки зрения технической эс-

тетики не обязательно должно основываться на внесении в кон-

струкцию декоративных элементов (специальных обрамлений» фа-

сок и т. п.), а может быть достигнуто высоким качеством исполнения

чисто инженерного решения.

Конструкции квадратных сигнальных фонарей колпачкового

типа должны быть также основаны на достижении высокой эргоно-

мичности конструкции. Эстетические решения достигаются приме-

нением конструкции колпачка с минимальными радиусами округле-

ния и минимальными обрамлениями, а также выбором оптимальной

площади лицевой поверхности колпачка, с точки зрения условий

зрительного восприятия. Эффективным, с точки зрения технической

эстетики, при компоновке лицевых панелей является применение

таких конструкций квадратных сигнальных фонарей колпачкового

типа, которые позволяли бы создавать их различные комбинации для

получения световых табло и транспарантов. В этом случае большой

гибкостью (в смысле компоновки) и большими эстетическими дос-

тоинствами обладают не табло, представляющие конструктивное це-

лое, а табло, состоящие из отдельных сигнальных фонарей (ячеек).

Для обозначения сигналов опасности используются большие

«стационарные» табло-транспаранты. С точки зрения технической

эстетики, задача при конструировании табло и транспарантов должна

заключаться, таким образом, в создании максимальной поверхности

открытого окна индикатора при минимальных обрамлениях. При на-

личии обрамления должно обращаться внимание и на высокое эсте-

тическое качество их конструкции и изготовления.

При относительно небольшом количестве элементов лицевых

панелей и объема отображаемой информации преимущественное

применение может иметь цветовое кодирование, и в этих случаях,

оно предпочтительнее кодирования формой. Цветовое кодирование

143

при конструировании лицевых панелей позволяет решать задачи и

обычного зрительного поиска элементов на поле панели, и более

сложные задачи. Система цветового кодирования (индикации) не иг-

рает в конструировании лицевых панелей самостоятельной роли по-

добно рассмотренным системам отображения информации. Она при-

меняется всегда в сочетании с двумя вышеуказанными системами и

играет хотя и важную, но подсобную роль. При конструировании

оборудования и аппаратуры определены стандартные цветовые коды,

несущие те иди иные смысловые значения. Основное назначение

систем цветового кодирования - способствовать более точному и бы-

строму восприятию элементов стрелочной и знаковой индикации.

Именно это определяет их преимущественное применение на мнемо-

схемах оборудования.

Разработка системы цветового кодирования должна органи-

чески входить в комплексное цветовое решение.

В систему средств знаковой индикации (знакового кодирова-

ния) входят: буквы, условные обозначения, надписи и цифры на ли-

цевой панели, графические символы. Видимость знака на лицевой

панели определяется совокупностью нескольких его характеристик.

К числу этих характеристик относятся: угловой размер знака, уро-

вень яркости, контраст между знаком и фонам, форма знака. Инже-

нерная психология, основываясь на данных психофизиологии зрения,

располагает определенными рекомендациями относительно опти-

мальных размеров знаков, их яркости, освещенности и контраста

между знаком и фоном. В электронном машиностроении знаковая

индикация применяется для нанесения различных пояснительных

надписей, выполнения ограничительных линий и других вспомога-

тельных изображений на лицевых панелях. Сложных знаковых сис-

тем не применяется. При проектировании технологического обору-

дования, как правило, не стоят вопросы выбора оптимальных разме-

ров знаков (букв и цифр) в зависимости от расстояния считывания и

изменения контраста фона, т. е. условия эксплуатации характеризу-

ются стабильным режимом работы оператора в течение рабочей сме-

ны с постоянными (в определенных пределах) расстояниями считы-

вания, значениями освещенности и контрастности. Размеры букв или

цифр h, мм, в зависимости от расстояния до глаз ℓ, м, для важных

надписей не менее

h = 3,7 ∙ ℓ – 0,1 ,

144

а для обычных надписей размеры букв и цифр от h /2 до

3∙ h /2.

Ширина В, мм, штриха буквы (черные на белом)

В = 0,3 ∙ ℓ + 0,2.

Из различных рекомендаций отношений ширины и высоты

знаков: 3/5, 1/2, 3/4, 2/3 выбираются те стабильные отношения, кото-

рые удовлетворяют данному виду оборудования и условиям эксплуа-

тации – обычно 3/5. Светящихся знаковых систем (которые услож-

няли бы процесс выбора этих отношений) не применяется, за исклю-

чением цифровых приборов, для которых эти отношения также оп-

ределены и стабильны.

При цветовом решении оборудования применяются, как пра-

вило, темные изображения букв и цифр на светлых панелях, хотя в

отдельных случаях имеет место обратный контраст – это наиболее

рационально для малых расстояний считывания, которые имеют ме-

сто в контрольно-измерительном оборудовании. В целом яркость

знака (цифр, надписей) должна быть примерно в 2 раза выше яркости

фона.

Надписи на лицевых панелях оборудования выполняются

стандартными буквами. Надписи по возможности должны быть

краткими (1—2 слова не более чем из 28 знаков), без излишних ус-

ловных сокращений. В основном надпись должна удовлетворять

двум условиям: краткости и понятности.

Пояснительные надписи для обозначения назначения уст-

ройств управления и характеристики особенностей устройства обо-

рудования или технологических процессов, проводимых на нем, вы-

полняются чаще всего гравировкой непосредственно на панели с по-

следующим затиранием эмалями, фотохимическими способами или

способом фотооксидирования на планках с надписями.

Планки с надписями имеют типоразмерные ряды в зависи-

мости от количества знаков, помещаемых на них. Для надписи в одну

строку, при высоте планки Н = 12 мм и длине L от 20 до 80 мм при

высоте шрифта h = 6 мм, количество знаков N в одной строке не

должно превышать

N = 0,23 ∙L – 0,67,

а при h = 8 мм

N = 0,2 ∙L – 3.

145

Для надписи в две строки, при высоте планки Н = 12 мм и

длине L от 40 до 100 мм при высоте шрифта h = 4 мм, количество

знаков N в одной строке не должно превышать

N = 0,25 ∙L + 1,5.

Применяются два вида цветового решения планок: фон бе-

лый, надписи и цифры черные; фон черный, надписи и цифры белые.

Поверхности планок с надписями, должны иметь шероховатость по-

верхности не хуже Ra = 0,63 мкм. Особый вид планок представляют

собой планки для товарных и других знаков, а также планки для обо-

значения типа оборудования, заводского номера, года выпуска и т. п.

Первые ставятся на лицевые панели оборудования или на обрамле-

ния каркасов, а вторые — на боковые крышки каркасов оборудова-

ния. Детали с рельефными изображениями имеют большую проч-

ность рисунка и лучшие декоративные свойства, чем детали с пло-

скими изображениями. Планки с надписями играют существенную

роль в создании общего стиля оборудования и его графического об-

раза.

Компоновка лицевых панелей при применении планок с над-

писями сопровождается вынесением на лицевую панель большого

объема рабочей информации, команд и пояснительных надписей к

устройствам отображения информации, органам управления или их

функциональным группам. Кодирование, основанное на использова-

нии формы как символа, является наиболее перспективным и уни-

версальным средством представления информации оператору. Бла-

годаря большому алфавиту различаемых символов, который может

быть при этом использован, а также использованию последователь-

ности применения символов и особенностей их взаимного сочетания

можно с высокой эффективностью применять графические символы.

Совместное применение цветового и символического спосо-

бов кодирования информации позволяет, значительно расширить

возможности каждого из них. При этом цветовой код можно просто

накладывать на существующий символ, увеличивая его информатив-

ную емкость без введения дополнительных элементов.

Использование графических символов вместо пояснительных

надписей, применяемых для обозначения команд и другой ин-

формации на лицевых панелях, позволяет уменьшить время счи-

тывания информации оператором и улучшить условия компоновки

146

панелей и внешний вид оборудования с точки зрения технической

эстетики.

Применение графических символов целесообразно на всех

видах оборудования, особенно на оборудовании, поставляемом на

экспорт, так как путем введения символов, носящих интернацио-

нальный характер, упрощается эксплуатация оборудования ино-

странными операторами.

Часть надписей наиболее понятна оператору, когда она вы-

ражена натуралистическими символами, например «вода», «свет», и

т. п. «Читабельность» символа можно повысить, учитывая особен-

ности зрительного восприятия знаковой индикации человеком-

оператором.

Зрительное восприятие знаковой индикации предполагает не-

сколько этапов: обнаружение, различение и опознание. Проектиро-

вание знаковой индикации (в данном случае системы графических

символов) должно осуществляться с учетом специфики каждого эта-

па, а сам символ должен обеспечивать оптимальное протекание про-

цесса зрительного восприятия на каждом этапе.

На стадии обнаружения, помимо всех прочих факторов, ре-

шающими являются такие параметры символа, как его угловые раз-

меры, контраст между изображением и фоном, время восприятия

символа, причем последнее зависит от первых двух (в определенных

пределах). На стадии различения важным фактором является рас-

стояние между отдельными элементами символа, а также ориентация

их относительно основных координатных осей. Что касается стадии

опознания, то здесь важное значение приобретает не только расстоя-

ние между элементами символа, но и размеры и количество его су-

щественных деталей.

Графические символы вписываются в обрамляющий квадрат,

который является неотъемлемой частью композиционного решения

символа, размер стороны которого С, мм, , от расстояния считывания

ℓ, мм,

С ≈ 36,1 – (18260 / ℓ).

Толщина обводки символа Т, мм, в зависимости от стороны

обрамляющего квадрата С, мм:

Т = 0,04∙С.

147

В отраслевом стандарте установлено, что цвет графического

символа контрастен цвету панели, на которую он наносится, причем

изображение и обрамляющий квадрат должны быть одного цвета

(исключение составляют предупреждающие символы, которые нано-

сятся красным цветом).

Важным в обеспечении высокой «читабельности» и запоми-

наемости символов является принятый в системе принцип прове-

дения отдельных характерных признаков, присущих группам симво-

лов, через всю систему.

Идентичность графического изображения символов системы

подчеркивается единым размерным построением, едиными толщи-

нами их обводки, единым цветовым решением, а также выбором од-

нотипных шрифтов в символах, где встречаются буквенные и цифро-

вые элементы. Для удобства пользования системой символов целесо-

образно их классифицировать и выделить среди них символы, отно-

сящиеся к органам управления, и символы, относящиеся к устройст-

вам отображения информации, что соответствовало бы характеру

деятельности оператора при пользовании символами. Не менее важ-

ным вопросом является разработка типовых приемов компоновки

символов на панелях: где должны располагаться символы - над орга-

нами управления, под ними. Немаловажно и определение правильно-

го соотношения между органами управления и устройствами ото-

бражения информации при компоновке символов. На панелях обору-

дования электронного машиностроения символы располагаются так,

чтобы включенное положение органов управления обозначалось по-

яснительными символами, установленными для соответствующих

объектов управления, а выключенное состояние — символом дейст-

вия «отключено».

При применении в качестве органов управления тумблеров со

средним положением символ, обозначающий включенное состояние

объекта управления при установке тумблера в среднее положение,

располагают с левой стороны по оси тумблера. При применении в

качестве органов управления галетных переключателей пояснитель-

ные символы наносят внизу, а символы действия—вверху по оси пе-

реключателя. При применении в качестве органов управления пово-

ротных ручек (в том числе и ручек с поворотом на 90о) символы на-

носятся внизу по оси ручки. Символ, характеризующий характер

управления («плавно» или «ступенчатое регулирование»), наносится

при этом вверху по оси ручки. При применении в качестве органов

148

управления обычных однопозиционных кнопок символ, обозначаю-

щий включенное состояние объекта при нажатой кнопке, наносится

вверху по оси кнопки. При применении в качестве органов управле-

ния кнопок с подсветом символ наносится непосредственно на кноп-

ку. При компоновке графических символов на панелях следует стре-

миться к уменьшению количества символов, применяя одни и те же

символы одновременно для органов управления и устройств индика-

ции.

Пояснять графические символы надписями не допускается.

Особую группу элементов качественной индикации состав-

ляют мнемосхемы. При значительном повышении сложности обору-

дования, динамическое состояние технологических процессов кото-

рого необходимо отразить на лицевых панелях в пультах управления,

мнемосхемы получают все более широкое развитие. Мнемосхемы

представляют собой условное графическое изображение управляемо-

го и контролируемого объекта. По виду передачи информации мне-

мосхемы подразделяются условно на:

1) простые графические изображения. Мнемосхемы такого

типа представляют собой графическое изображение технологическо-

го процесса. В мнемосхему не встраиваются сигнальные элементы,

контрольно-измерительная аппаратура и другие элементы лицевых

панелей. Эти мнемосхемы помогают оператору нагляднее предста-

вить управляемый объект;

2) мнемосхемы с встроенными приборами индивидуального

контроля. Это могут быть (в отдельных случаях) обычные лицевые

панели, на которых наиболее важные элементы индикации и управ-

ления связаны между собой условными технологически ми линиями.

Могут быть и более сложные мнемосхемы этого типа, когда на пане-

ли даются условные обозначения отдельных узлов, агрегатов (или

процессов в целом), логичное соединение которых сопровождается

встраиванием соответствующих элементов индикации и управления;

3) мнемосхемы с встроенной аппаратурой контроля вызыв-

ного типа. Применять такие мнемосхемы целесообразно, когда

управляемый объект имеет большое число контролируемых пара-

метров.

В электронном машиностроении применяются, как правило,

мнемосхемы первого и второго вида. Рекомендуются следующие

общие принципы построения мнемосхем:

149

1. Лаконичность. Мнемосхема должна содержать лишь эле-

менты, которые необходимы для обеспечения оператора информаци-

ей о состоянии управляемого объекта и выбора способов оптималь-

ного воздействия на ход технологического процесса.

2. Обобщение и унификация. Мнемосхему следует освобож-

дать от изображений несущественных конструктивных особенностей

объекта. Мнемосхемы объектов одного класса должны по возможно-

сти унифицироваться.

3. Акцент на элементах контроля и управления. Независимо

от истинных размеров узлы агрегатов, наиболее существенные с точ-

ки зрения контроля и управления объектом, должны четко выделять-

ся размерами, формой, цветом.

4. Автономность. Мнемосхемы самостоятельно (автономно)

управляемых узлов и агрегатов должны быть пространственно обо-

соблены и четко ограничены от мнемосхем других агрегатов.

5. Структурность. Мнемосхемы различных отдельных агре-

гатов должны иметь четкие, легко запоминающиеся и отличные друг

от друга структуры.

6. Пространственное соотнесение элементов контроля и

управления. Расположение приборов и индикаторов па мнемосхеме

должно быть согласовано с расположением соответствующих им ор-

ганов управления на пульте.

7. Использование привычных ассоциаций. На мнемосхеме

желательно применять не отвлеченные условные знаки, а символы,

ассоциирующиеся (по форме, цвету и т. п.) с обозначаемыми предме-

тами и явлениями.

В процессе разработки мнемосхемы должны широко приме-

няться средства художественной композиции. Любое устройство

отображения должно рассматриваться не только как информацион-

ный элемент, но и как объект эстетического восприятия.

Другой серьезной задачей в художественном конструирова-

нии лицевых панелей является конструирование элементов II-группы

– устройств управления. Устройства управления должны обеспечи-

вать надежность и удобство управления технологическим оборудо-

ванием.

При комплексном подходе к конструированию органов

управления, при котором выполняются технические, эстетические и

психофизические требования, необходимо учитывать следующее.

Органы управления должны быть по конструкции и форме приспо-

150

соблены к ответным движениям оператора и иметь тщательно вы-

полненную, технологичную, красивую и гармоничную форму, отве-

чающую требованиям антропометрии и физиологической целесооб-

разности. Материал органов управления должен быть приятным на

ощупь и гигиеничным. Размеры и форма органов управления при

этом должны определяться физиологическими характеристиками

руки оператора.

Выбор типа и конструкции устройств управления в целом за-

висит от того, какое функциональное действие с точки зрения эрго-

номики должен выполнять оператор с тем или иным устройством

управления.

С этой точки зрения устройства управления целесообразно

подразделить на: управляемые одним пальцем (нажимные, пере-

движные); управляемые двумя и большим числом пальцев (поворот-

ные и рычажные); управляемые кистью, предплечьем и рукой в це-

лом.

По функциональному назначению в конструкции оборудова-

ния или аппаратуры устройства управления можно классифици-

ровать на органы включения и выключения, органы ступенчатой ре-

гулировки, органы плавной регулировки (настройки).

Наиболее предпочтительно применять устройства первой

группы как элементы, характеризующиеся наиболее простым мотор-

ным движением оператора и, следовательно, дающие минимальное

время моторного компонента. Наименее предпочтительны устройст-

ва третьей группы.

К элементам первой группы нажимным и передвижным отно-

сятся кнопки, клавиши и ригельные переключатели.

В электронном машиностроении и приборостроении приме-

няются кнопки четырехугольной формы с закругленными углами

или с закругленной верхней кромкой.

Площадь кнопок выбирается, исходя из анатомического

строения пальцев человека. Рекомендуемые размеры могут быть в

пределах 18—30 мм (для миниатюрных кнопок 3—4 мм).

Усилия для нажатия часто используемых кнопок рекомен-

дуется брать в пределах 1 – 6 Н, усилия для нажатия редко исполь-

зуемых и ответственных кнопок 6 – 12 Н. Глубина утапливания кно-

пок соответственно 3 – 5 и 6 – 12 мм. Чем быстрее и чаще приходит-

ся работать оператору с кнопками, тем большие размеры они должны

иметь.

151

Клавишные переключатели применяются в электронном ма-

шиностроении относительно редко. Они имеют, как и кнопки, два

устойчивых положения. Ширину клавиши выбирают не менее 18—

20 мм при длине не менее 20—30 мм. Величина рабочего хода при

этом должна быть 5—10 мм. Оптимальный угол наклона клавиши по

отношению к лицевой панели, как правило, равен 15 °. Широкое

применение могут найти разновидности клавишных переключате-

лей—коромысловые переключатели, обладающие высокой надежно-

стью и удобством в эксплуатации. Они могут применяться как инди-

видуально, так и набираться в коммутационные группы с общим об-

рамлением.

Распространены кнопки, представляющие собой отдельные

модули, которые можно монтировать на монтажной панели (лицевой

панели) индивидуально или группами в специальной монтажной

планке. Форма и цвет кнопок могут быть различными. Иногда для

удобства эксплуатации и для достижения лучших компоновочных

решений панели применяют кнопки и клавиши с подсветом, причем

непосредственно на кнопки могут наноситься надписи, графические

символы и другие элементы знакового кодирования.

Замена лампочек накаливания в процессе эксплуатации в та-

ких конструкциях производится без демонтажа переключателя: не-

обходимо снять линзу и удалить лампочки.

Ригельные переключатели используются при небольших уси-

лиях переключения и наиболее надежно работают при переключени-

ях на две позиции.

Все вышеперечисленные элементы управления первой груп-

пы с точки зрения функционального действия применяются как ор-

ганы включения и выключения, но имеют относительно небольшое

распространение по сравнению с элементами второй труппы, не-

смотря на то что они наиболее просты и удобны в эргономическом

отношении - в моторном движении принимает участие минимальное

количество пальцев оператора, моторные движения просты и т. п.

Наибольшее распространение среди элементов управления

на панелях технологического оборудования и аппаратуры получили

элементы второй группы - органы управления двумя и большим ко-

личеством пальцев. Это вращательные и рычажные органы управле-

ния. Они широко используются как органы включения и выключе-

ния, органы ступенчатой и плавной регулировки. Наибольшие диа-

152

метры или захватные размеры их выбираются в зависимости от тре-

бующихся усилий.

По своему объемно-пространственному решению (непосред-

ственно органа управления без учета всей его конструкции) элемен-

ты этой группы выполняются в виде ручек и тумблеров различных

форм, построенных на основе сочетания различных пространствен-

ных фигур (например, цилиндра и прямоугольника, цилиндра и части

сферы и т. д.). При этом форма элементов, играющих роль органов

включения и выключения, характеризуется наличием указателя поло-

жения («клювика»). При формообразовании включателей и выклю-

чателей с указателями положений можно получать интересные деко-

ративные решения за счет применения цветных пластмасс, вставок

из других материалов, различной текстуры поверхностей и т. д.

Другую разновидность по форме и, следовательно, по обще-

му эстетическому решению должны иметь элементы этой группы,

выполняющие роль органов ступенчатой и плавной регулировки.

Можно вывести ориентировочные оптимальные размеры этих орга-

нов: 40≤D≤70 мм; максимальные размеры D≈140 мм; рекомендуемая

высота 12≤h≤20; оптимальное усилие 25 Н; максимальное усилие 120

Н. Рекомендуемое число выемок для пальцев – четное (лучше всего

6).

Особой задачей, как с точки зрения эргономики, так и с точки

зрения формообразования является конструирование таких элемен-

тов второй группы, как ключей и тумблеров. В решении тумблеров и

ключей почти отсутствует элемент специальной эстетической прора-

ботки – они выполняются способом функционализма. И поэтому

задача художественного конструирования этих элементов сводится к

нахождению формы рычага и особенно формы его концевой части,

оказывающей непосредственное физическое воздействие на пальцы

оператора. Допустимое усилие переключения не должно превышать

3—5 Н.

К конструктивным и технологическим элементам в данной

работе отнесены головки винтов крепления, приборные ручки лице-

вых панелей, замки и т. п. и коммутационные элементы — штеп-

сельные разъемы, гнезда, вилки и т. п.

Эти элементы рассматриваются как элементы нежелательные

на лицевой панели, так как они несут оператору значительное коли-

чество ненужной информации, мешающей быстрому и качественно-

му считыванию полезной информации. Однако, несмотря на то, что

153

эти элементы снижают эргономическое решение панели и они неже-

лательны на ней, избавиться от этих элементов практически не пред-

ставляется возможным. Они выполняют определенные технические

функции и безусловно необходимы в конструкции технологического

оборудования и аппаратуры.

Это противоречие решается при художественном конструи-

ровании лицевых панелей оборудования следующими способами:

построением такой функциональной и конструктивной схемы, чтобы

надобность в некоторых элементах этих групп исчезла вообще; на-

хождением таких эстетических решений этих элементов, которые

снижали бы их психофизиологическое воздействие на оператора.

Наибольший эффект достигается в тех случаях, когда два способа

применяются комплексно, т. е. дополняют друг друга.

Выявив в процессе анализа художественно-конструкторские

и эргономические особенности элементов лицевой панели и проведя

их тщательную художественно-конструкторскую проработку, ху-

дожник-конструктор приступает к очередному этапу - компоновке и

композиционной отработке лицевых панелей.

Существенным при этом является классификация лицевых

панелей по назначению. Она может в целом определить подход к

компоновке и композиционному решению.

По назначению в системе человек — аппаратура лицевые па-

нели можно классифицировать на информационные панели; панели

управления; смешанные (комплексные) панели.

Проводя компоновку лицевой панели, следует учитывать ряд

функциональных, эргономических и эстетических требований, таких

как надежность и удобство работы оператора с лицевой панелью,

правильное композиционное и цветовое решение панели и т. п.

Компоновка элементов управления на передней панели зави-

сит, прежде всего, от функциональной компоновки блока, типа и

конструкции шасси. Вопрос компоновки функциональной схемы

блока определяет и вопрос компоновки элементов управления. По-

этому художники-конструкторы вместе с разработчиками схем ком-

плексно решают функциональные, эксплуатационные, технологиче-

ские и эстетические задачи.

Компоновка функциональной схемы определяет расположе-

ние и группировку элементов панели. Можно сказать, что количество

элементов управления определяется техническим совершенством

154

схемного решения конструкции, так как многие узлы настройки и

регулировки могут быть автоматизированы.

Выполнение всех этих требований наиболее эффективно дос-

тигается структурированием лицевой панели, т. е. размещением эле-

ментов панели по некоторым структурным (компоновочным) схемам

или зонам, определенным функциональной последовательностью

восприятия информации оператором. Структурирование значительно

сокращает время восприятия информации оператором и, следова-

тельно, общее время регулирования.

Компонуя панель по структурному принципу, необходимо

добиваться правильного соотношения элементов индикации и управ-

ления. При этом необходимо помнить, что организация сенсорного

поля (поля индикаторов) определяет организацию моторного (двига-

тельного) поля.

Дополнительным средством, позволяющим построить общую

структуру панели и добиться ее композиционной целостности, явля-

ется цветовое и графическое решение панели. Контрастными или

нюансными по отношению к общей панели цветовыми сочетаниями

можно выделять определенные структурные зоны панели (как в сен-

сорном, так и в моторном поле). В этом случае цвет служит для опе-

ратора источником «пояснительной» информации (кодом), позво-

ляющим значительно сокращать время латентного периода реакции

оператора. При решении лицевой панели художники-конструкторы

пользуются различными композиционными приемами, которые оп-

ределяются конструкцией аппаратуры, конструкцией элементов па-

нели, их компоновкой, а также свойствами материала панели.

Можно выделить пять принципов структурной компоновки

панелей: принцип функциональной компоновки, предусматриваю-

щий группировку устройств отображения и органов управления по

их функциям; принцип значимости, когда приборы, имеющие важное

значение, помещаются там, где имеются наилучшие условия их вос-

приятия; принцип оптимального расположения, в зависимости от

особенностей каждого из элементов лицевых панелей; принцип по-

следовательного использования, согласно которому размещение уст-

ройств отображения и органов управления должно производиться в

соответствии с последовательностью операций; принцип частоты

использования, требующий, чтобы наиболее часто используемые

элементы помещались в самых удобных для восприятия и манипули-

рования зонах.

155

Разумеется, каждый из принципов не является абсолютным;

более того, иногда они вступают в противоречие между собой.

Таким образом, компоновка, проводимая с применением вы-

шеперечисленных средств, позволяет в целом повысить надежность

работы оператора.

Краткое рассмотрение отдельных вопросов эргономики при

конструировании оборудования и аппаратуры и, в частности, при

решении лицевых панелей показывает, что процесс проектирования

изделий сложный, комплексный процесс, требующий совместных

усилий различных специалистов: инженеров, художников-

конструкторов, психологов и т. п.

18. ЭРГОНОМИЧЕСКАЯ ОТРАБОТКА

КОНСТРУКЦИЙ

Реализация требований эргономики в процессе проектирова-

ния технологического оборудования выливается в сложную работу

по эргономической отработке конструкций. Сложность эта обуслов-

ливается многообразием факторов, влияющих на надежность опера-

тора в системе человек - машина.

Эргономическому проектированию оборудования всегда

предшествует всесторонний эргономический анализ, проводящийся

на начальных этапах стадии эскизного проектирования или на стадии

разработки технического предложения.

Методы эргономического исследования систем оператор –

машина, в процессе проектирования оборудования, подразделяются

на проектные и экспериментальные.

Проектные методы эргономической отработки конструкций

используются на стадии эскизного проектирования при поисках

принципиальных компоновочных решений оборудования, при иссле-

довании поисковых и посадочных макетов вариантов конструкций.

Экспериментальные методы применяются в лабораторных

эргономических исследованиях и при практической отработке эрго-

номического решения конструкций. Результаты исследований в ла-

бораторных условиях иногда отличаются от результатов исследова-

ний в естественной среде, так как имитировать естественные условия

не всегда удается.

156

При эргономическом анализе и отработке конструкций ис-

пользуются следующие проектные методы исследования: составле-

ние опросных листов (с целью выяснения претензий эксплуатацион-

ников к работе прототипов оборудования), осмотр оборудования (ви-

зуальная оценка оборудования на соответствие требованиям эргоно-

мики), анкетирование, хронометраж и фотохронометраж с целью со-

ставления циклограмм, фотосъемка и составление кинограмм, со-

ставление профессиограмм.

Характерные вопросы опросного листа формируются в зави-

симости от задач, которые ставит перед собой проектант.

Анкетный тестовый опрос представляет собой две группы

вопросов. Первая группа вопросов адресована оператору и касается

его субъективного отношения к своему рабочему месту. Вторая

группа вопросов адресована экспериментатору, дающему оценку по-

зы оператора. Такой опрос можно производить в производственных

и лабораторных условиях.

Английскими, голландскими и французскими специалистами

разработан специальный «Эргономический контрольный лист», ко-

торый был утвержден на II Международном конгрессе по эргономи-

ке. В этом листе сгруппировано несколько сотен вопросов, касаю-

щихся условий труда на рабочем месте, а также условий окружаю-

щей среды, облегчающих исследователям выяснение максимально

возможного количества факторов физической и психической нагруз-

ки на рабочего в целях устранения источников усталости, непроиз-

водительных затрат труда, а также устранения причин несчастных

случаев или профессиональных заболеваний, обусловленных конст-

руктивным или организационным несовершенством рабочего места.

Одной из разновидностей метода составления опросных лис-

тов или контрольных эргономических карт является метод модаль-

ных оценок. Это такой метод, когда процесс деятельности оператора

разбивается на ряд элементов или этапов, каждый из которых каче-

ственно оценивается словами «сложно», «менее сложно», «хорошо»,

или баллами. Однако этот метод дает слишком грубое приближение

к количественным характеристикам и часто не отражает истинной

взаимосвязи элементов в системе человек – машина.

Хронометраж и фотохронометраж широко применяются при

эргономическом анализе. Эти методы применяются на самых ранних

этапах эргономической отработки машин. Сущность методов заклю-

чается в регистрации времени осуществления тех или иных опера-

157

ций, представляющих самостоятельные этапы трудового процесса и

поисков возможностей сокращения этого времени. Эти методы дают

возможность косвенно судить об оптимальности компоновки орга-

нов управления и устройств отображения информации.

В последующем эти методы были усовершенствованы и

трансформировались в метод построения циклограмм. Циклограммы

позволяют установить рациональную последовательность операций

и их длительность.

Анализ циклограмм, снятых при работе аналога, позволяет

вскрыть нерациональные операции (по длительности их выполнения

или последовательности в общей схеме управления) и вынести реко-

мендации по автоматизации (или другой модернизации) проектируе-

мого оборудования по сравнению с аналогом.

Разновидностью метода циклограмм является метод графиче-

ского хронометража (хронография). Хронография может применять-

ся для характеристики состояния и изменения двигательной активно-

сти человека в процессе труда, сенсорной активности в процессе

труда.

Методы фотосъемки и составления кинограмм являются раз-

новидностью рассмотренных выше методов. Они позволяют фикси-

ровать рабочие позы, движения в динамике. Анализируя кинограммы

и фотограммы, можно выявить неблагоприятные решения рабочего

места с точки зрения биомеханики оператора.

Традиционный метод профессиограмм заключается в под-

робном описании профессиональной деятельности, отражающем ее

цели и задачи, условия организации, различные приемы повышения

производительности труда, улучшения его качества и т. п. Основной

недостаток этого метода заключается в зависимости оценок качества

трудовой деятельности от субъективных мнений исследователей и

отсутствии четких количественных оценок.

Выделение эргономики в самостоятельное научное направле-

ние и внутри нее инженерной психологии с ее специфическими зада-

чами оптимизации преимущественно информационного взаимодей-

ствия человека с машиной заставило искать пути превращения про-

фессиографии и, прежде всего ее психологической части, в более

точный инструмент анализа трудовой деятельности человека.

Данные, полученные при предварительном эргономическом

анализе, служат основой эргономической отработки оборудования на

последующих этапах проектирования.

158

После проведения эргономического анализа приступают к

непосредственной эргономической отработке конструкции оборудо-

вания.

Характерная последовательность эргономической отработки

конструкции оборудования и методы, применяемые при этом:

1. Поиск рациональной компоновочной схемы оборудования

с учетом антропометрических особенностей человека-оператора.

Правильное решение рабочего места удается найти прежде всего

благодаря учету антропометрических особенностей человека-

оператора. Этим создаются предпосылки и ко всей последующей эр-

гономической отработке. На этом первом этапе эргономической от-

работки основным является антропометрический метод, заключаю-

щийся в изучении и применении при компоновке рабочего места (его

общих габаритов и рабочих зон) антропометрических параметров

человека-оператора. Антропометрический метод решается с приме-

нением соматографии.

Соматография это схематическое изображение на чертежах

тела человека-оператора в ортогональных проекциях. Соматография

изучает и анализирует рабочие позы и рабочие движения, а также

пропорции человеческого тела прежде всего при помощи конструи-

рования технических образцов фигуры человека на основе общепри-

нятых способов и приемов технического черчения и правил начерта-

тельной геометрии в трех основных проекциях с соблюдением ана-

томических принципов и использования данных антропометриче-

ских обследований. Соматография помогает наилучшим образом

вписать биомеханические возможности и особенности человека в

систему «человек - машина», так как с ее помощью можно решать

задачи, касающиеся статики и динамики человеческого корпуса в

различных положениях.

В случае проектирования сложных с эргономической точки

зрения систем может применяться метод проектографии.

Этот метод заключается в применении для эргономического

анализа проекционных изображений человека-оператора на ортого-

нальных чертежах или в перспективах конструкций с фотопленки

(или кинопленки).

2. Принципиальный выбор рабочих зон размещения инфор-

мационных панелей и панелей управления. Работа на этом этапе не-

разрывно связана с выбором оптимальной рабочей позы и рабочих

159

зон оператора. Для правильного выбора рабочих зон на этом этапе

применяется различные методы.

3. Точное определение оптимальных границ рабочей зоны,

необходимое для правильной компоновки устройств отображения и

информации и элементов управления. Форма и границы рабочих зон

определяются биомеханическими возможностями человека-

оператора. Таким образом, на этом этапе основными методами явля-

ются антропометрический и биомеханический методы, которые по-

зволяют определить оптимальные рабочие зоны по высоте, фронту

по оси симметрии, в плане и т. д. При этом определяются как опти-

мальные, так и граничные параметры рабочих зон.

4. Оптимальная компоновка элементов управления и уст-

ройств отображения информации в пределах рабочей зоны.

Необходимо прежде всего проанализировать соответствие

типовых оперативных (поисковых) маршрутов рук человека-

оператора известным положениям биомеханики, проанализировать

взаимосоответствие сенсорных и моторных зон, определить опти-

мальный состав устройств отображения информации и элементов

управления, провести их анализ с точки зрения эргономики и эстети-

ки и выбрать их типовые конструкции.

Анализ основных оперативных маршрутов предварительно

проводится на аналогах в реальных условиях эксплуатации. Состав-

ляются маршрутные карты, которые анализируются совместно с

циклограммами и хронограммами, полученными на этапе предвари-

тельного эргономического анализа. Маршрутные карты позволяют

выявить наиболее рациональные рабочие траектории движения опе-

ратора и определить оптимальные зоны компоновки лицевых пане-

лей.

Данные циклограмм, хронограмм и маршрутных карт анали-

зируются с позиций известных положений биомеханики при проек-

тировании оборудования. Должны учитываться следующие основные

рекомендации:

1. Количество рабочих движений должно быть сокращено до

минимума.

2. Количество органов управления и выполняемых с их по-

мощью операций должно быть также сокращено до минимума.

3. Необходимая операция должна по возможности совер-

шаться с помощью одного действия.

160

4. Органы управления должны размещаться в зависимости от

их функциональной значимости. Наиболее важные и часто приме-

няемые органы следует помещать в зоне наилучшей доступности.

5. Порядок расположения органов управления должен соот-

ветствовать последовательности их применения в, процессе работы.

6. Направление движения органов управления должно соот-

ветствовать производимому эффекту (например, перемещение руко-

ятки вправо должно вызывать смещение соответствующего рабочего

органа вправо).

7. Движение по окружности соответствующего радиуса пред-

почтительнее, чем прямолинейное.

8. Движения должны плавно переходить одно в другое.

9. Если нет возможности избежать движений по ломаной

траектории, следует учитывать, что изменение движения руки под

прямым углом осуществляется значительно быстрее, чем под тупым.

10. Следует отдавать предпочтение горизонтальным движе-

ниям рук, так как они быстрее и точнее вертикальных.

11. Если работа выполняется обеими руками, целесообразно,

чтобы движения были симметричными и синхронными во времени

(начинались и кончались одновременно).

12. Движение рук по направлению к телу быстрее, чем от те-

ла. Однако последние отличаются более высокой точностью.

13. Движение вперед назад быстрее, чем слева направо.

14. Скорость движения слева направо (для правой руки) не-

сколько дольше, чем в обратном направлении.

15. Вращательные движения совершаются примерно в полто-

ра раза быстрее, чем поступательные.

16. Органы управления должны размещаться таким образом,

чтобы рабочему не приходилось скрещивать или менять руки и т. п.

К экспериментальным методам эргономической отработки

можно отнести следующие: тонкие лабораторные эксперименты по

отработке методик-эталонов (изучение избирательности зрительного

восприятия различных сигналов, исследования мышечной напряжен-

ности в разных режимах визуальной деятельности, изучение индиви-

дуально-типологических особенностей человека);оценку функцио-

нального состояния при осуществлении визуальной деятельности,

связанной с восприятием разных видов зрительной информации

(изучение визуальной деятельности при восприятии знаково-

цифровой информации; исследования, касающиеся оценки функцио-

161

нального состояния при взаимодействии человека с конкретным из-

делием, в частности анализ деятельности оператора за пультом, изу-

чение рабочей позы оператора. Целью исследований является разра-

ботка рекомендаций по оптимизации условий труда оператора.

Среди экспериментальных методов получает широкое при-

менение электрофизиологическая методика оценки психофизиологи-

ческого состояния оператора. Электрофизиологическая методика ис-

пользует электрические процессы, представляющие отображение

биоэлектрической активности систем организма, а также являющие-

ся результатом преобразования изменений неэлектрических величин

в электрические с помощью датчиков. Наиболее доступными источ-

никами информации является ряд биоэлектрических процессов, а

также такие неэлектрические характеристики оператора, как дыха-

ние, давление крови, температура тела и т. п.

Эргономические исследования получили значительное разви-

тие, однако в настоящее время серьезной проблемой является вне-

дрение экспериментальных методов и полученных с их помощью

данных для промышленности. При внедрении эргономических ис-

следований в промышленность серьезное внимание должно быть

уделено и социологическому аспекту, так как система «человек –

машина», которую исследует эргономика, существует в конкретных

социальных и общественных условиях, которые влияют на степень

ее оптимальности.

162

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии представлен материал, соответствующий

учебной программе дисциплины "Основы художественного конст-

руирования технологического оборудования".

Пособие содержит: введение, цели и задачи художественно-

го конструирования, историю развития, этапы художественного кон-

струирования, особенности дизайна в электронном машиностроении,

классификацию художественно-конструкторских решений оборудо-

вания, требования к оборудованию электронной промышленности,

организацию макетных работ в процессе художественного конструи-

рования, компоновку технологического оборудования, способы кон-

структивно-технологического решения формы, способы отделки

формообразующих поверхностей оборудования, особенности конст-

руирования комплектов и линий оборудования, принципы разработ-

ки типажа, основные принципы эргономического проектирования

машин, эргономическую отработку конструкций и библиографиче-

ский список используемой литературы.

163

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Блинов И.Г. Специальное технологическое оборудование

для микроэлектроники. [Текст] / И.Г Блинов, В.И. Иванов, Ю.Я. Ме-

лехи. – М.: МИЭТ, 1968. 152 с.

2. Варламов Р.Г. Художественное конструирование радио-

электронной аппаратуры. [Текст] / Р.Г. Варламов. - М.: Советское

радио, 1967. 243 с.

3. Зефельд В.В. Художественное конструирование оператор-

ских пунктов. [Текст] / В.В. Зефельд. – М.: Машиностроение, 1969.

152 с.

4. Ломов В.В. Человек и техника. [Текст] / В.В. Ломов. – М.:

Советское радио, 1966. 464 с.

5. Основы методики художественного конструирования.

[Текст] – М.: ВНИИЭТ, 1970. 278 с.

6. Сомов Ю.С. Художественное конструирование промыш-

ленных изделий. [Текст] / Ю.С. Сомов. – М.: Машиностроение, 1968.

175 с.

7. Федоров М.В. Комплексный критерий качества. [Текст]

/М.В. Федоров. – М.: Техническая эстетика, 1967. № 5. С. 2–9.

8. Федоров В.К. Художественное конструирование приборных

ручек на лицевых панелях. [Текст] / В.К. Федоров. –М.: Техническая

эстетика, 1967. № 12. С. 30–31.

9. Федоров В.К. Основы технической эстетики. [Текст] / В.К.

Федоров. – М.: МИЭТ, 1968. 60 с.

10. Федоров В.К. Художественное конструирование техноло-

гического оборудования в электронном машиностроении. [Текст] /

В.К. Федоров. – М.: Энергия, 1975. 280 с.

11. Данилов Ю.М. Дизайн и художественное конструирование.

[Текст]: учеб. пособие.: / Ю.М. Данилов – Воронеж. Изд-во ВГТУ,:,

2005. – 211 с.

12. Эргономика [Текст] /Под ред.В.Ф. Венда. – М.: Мир, 1971.

421 с.

164

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

1. Значение, цели и задачи художественного конструиро-

вания 5

2. История развития художественного конструирования 5

3. Этапы художественного конструирования 10

4. Особенности дизайна в электронном машиностроении 12

5. Классификация художественно-конструкторских ре-

шений оборудования электронной промышленности 16

6. Общие требования к оборудованию электронной про-

мышленности 28

7. Методические особенности процесса художественного

конструирования 35

8. Организация макетных работ в процессе художествен-

ного конструирования 45

9. Художественно-конструкторский анализ оборудова-

ния 49

10. Компоновка технологического оборудования 58

11. Композиционное решение оборудования 70

12. Способы конструктивно-технологического решения

формы 84

13. Обработка и отделка формообразующих поверхно-

стей оборудования 96

14. Особенности художественного конструирования

комплектов и линий оборудования 102

15. Принципы разработки художественно-

конструкторского типажа 109

16. Основные принципы эргономического проектирова-

ния машин 117

17. Конструирование лицевых панелей 133

18. Эргономическая отработка конструкций 155

Заключение 162

Библиографический список 163

165

Учебное издание

Данилов Юрий Михайлович

ОСНОВЫ ХУДОЖЕСТВЕННОГО

КОНСТРУИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

В авторской редакции

Компьютерная верстка Данилов Ю.М.

Подписано к изданию 25.12.2017.

Объем данных 1,0 Мб.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный

технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14